000029 EJERCICIOS INGENIERIA PROCESOS QUIMICOS INGENIERIA DE SISTEMAS

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D  C xC ,CO2  C xC ,H2  C xC ,I  0,400  1,20  0,0816 [mol]  1,682 mol.
Además:

D xD ,CO2  C xC ,CO2  0,400 mol  xD ,CO2 
D xD ,H2  C xC ,H2  1,20 mol  xD ,H2 
D xD ,I  C xC ,I  0,0816 mol  xD ,I 

0,400
 0,238,
1,682

1,20
 0,713,
1,682

0,0816
 0,0485.
1,682

Las composiciones de las corrientes D, R y P son las mismas, aunque los valores de
las corrientes no seaniguales. Con esta información, haciendo balances de materia en el
punto de unión de la alimentación fresca y recirculación, se puede determinar que:

F  R  B  4,082 mol.

BG:
BC en I:

F x F ,I  R x R , I  B x B , I

 F (0,00500)  R(0,0485)  0,0816.

Resolviendo estas dos ecuaciones se obtiene que:

R  1,41 mol
F  2,67 mol .
Parte (a). Los moles que se recirculan, R, por mol alimentado alreactor, B, son:

1,41 mol R / 4,082 mol B  0,345 mol R / 1 mol B.
Parte (b). Hay que calcular la corriente de purga:

D  R  P  P  D  R  1,682  1,41 [mol]  0,272 mol.
Los moles que se purgan, P, por mol de alimentación fresca, F, son:

0,272 mol P / 2,67 mol F  0,102 mol P / 1 mol F .

3.4 Ejercicios propuestos
Balance de materia en procesos no reactivos

1. A una columna de destilaciónllega una corriente compuesta de tres componentes, A,
B y C. El flujo másico de entrada F es de 1500 moles/h. Las fracciones másicas de
A y B son 0,300 y 0,200, respectivamente. Las corrientes de tope y fondo tienen
fracciones de los tres componentes. En el tope, hay 60,0%mol en A y 30,0%mol en
B, mientras que por la corriente de fondo se sabe que hay 10,0%mol en A.

Apuntes de Procesos Químicospara Ingeniería de Sistemas

Claudia S. Gómez Quintero

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Determinar los flujos de salida, T y B , así como la composición de la corriente de
T·
fondo.

F· 1500 moles/h

B·

2. Un conjunto de tres evaporadores de azúcar, conectados en cascada, opera con 220
toneladas diarias de caña de azúcar pura, las cuales se cargan al primer evaporador
en la forma de una disolución al 43,0%p y se descargandel tercer evaporador a
modo de una disolución al 84,0%p. (a) ¿Qué cantidad de agua evaporan estas
unidades por día?; (b) Si el rendimiento de los dos primeros evaporadores (i.e. (agua
evaporada/agua en la carga de entrada)x100%) es del 47,0%, ¿cuál es el rendimiento
del tercer evaporador?
3. Un evaporador se carga con una solución de NaCl al 23,0%p. Se requiere producir
1000 kg de salcompletamente seca por hora. La salida del evaporador contiene sal
que no está del todo seca, la cual retiene 20%, con respecto a su peso, de salmuera.
La salmuera está concentrada al 33,5%p (i.e. 33,5% de sal pura y el resto de agua).
¿Cuántas toneladas de disolución salina se deben cargar al evaporador por cada
hora?
4. Se desea secar pulpa de papel húmeda en un secador industrial. La pulpa de papel
tiene69,0% de agua. Después del proceso de secado se determina que se había
eliminado el 55,7% del agua original. Calcular la composición de la pulpa seca y el
peso del agua eliminada por kg de pulpa húmeda tratada.
5. El diagrama adjunto ilustra de manera simplificada el proceso para la obtención del
azúcar de mesa, a partir de la caña de azúcar. La unidad de extracción del jugo de
caña es alimentadapor trapiches en los que se tritura la caña empleando agua de
imbibición, haciendo que la caña ingrese desmenuzada.
Aproximadamente el 86,0% de la caña es bagazo y el resto es jugo de caña (azúcar).
En esta operación ingresa la caña y el agua (corriente F: 60% de caña y 40% de
agua) y pasa al filtro el jugo diluido, con un bajo porcentaje de residuos de bagazo

Apuntes de Procesos Químicos paraIngeniería de Sistemas

Claudia S. Gómez Quintero

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(5,00% del bagazo de la caña alimentada). El resto del bagazo se retira para
combustible (corriente B).
W
100% agua
ExtracF
60,0% caña
40,0% agua

ción del
jugo de
caña

C
jugo
agua
residuos

B
100% bagazo

Filtro

D
jugo
agua

Evaporador

S
jugo
agua

E
91,0% residuos
7,00% agua
2,00% jugo

Centrífuga P
100% azúcar
R
35,0% agua
65,0% jugo...