1.- Un evaporador es alimentado en forma continua con 25 Ton/h de

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS
FACULTAD DE CIENCIAS QUINICAS Y FARMACEUTICAS
UNIVERSIDAD DE CHILE
ASIGNATURA: Operaciones Unitarias I (I.A.-Química)
GUIA DE SEMINARIO DE BALANCE DE MATERIAL
1.-
Un evaporador es alimentado en forma continua con 25 Ton/h de una solución que tiene 10
% NAOH, 10 % NaCl y 80 % agua. Durante la evaporación, parte del agua es evaporada y
se precipita sal en forma de cristales, los cuales se separan del líquido restante. El líquido
concentrado que abandona el evaporador, contiene 50 % NAOH, 2 % NaCl y 48 % agua.
CALCULE: a) las lb de agua evaporada/h.
b) las lb de sal pp por hora
e) las lb de solución concentrada producidas/h.
2.- Una columna de destilación continua está alimentada por una corriente que contiene 20%
de benceno y 80 % de tolueno, a razón de 230 kg/h. El destilado contiene 80% de
benceno y los desechos 10 % de benceno. Calcule el % de benceno recuperado en el
destilado.
3.- Un destilador se alimenta en su parte media con 100 moles/h de una solución al 40 % en
moles de dicloroetileno en tolueno. No hay acumulación neta en la columna. Es decir,
salen 100 moles/h en dos corrientes: por la parte superior el destilado, rico en
dicloroetileno (95 % moles), y por el fondo el residuo con 10 % (moles) de dicloroetileno
¿ Cuántos moles/h salen de destilado y cuántos de residuo?. ¿ Cuántos g/h de
dicloroetileno salen con el destilado?.
4.- Un jabón húmedo entra a un desecador continuo de túnel con 65% de humedad y sale con
7%. El jabón seco que sale es de 500 kg/h. Calcular la cantidad de jabón húmedo que
entra al túnel en kglh y la cantidad de agua evaporada por hora.
5.- Una de las plantas de Nestlé, necesita producir 20.000 kg diarios de leche entera en polvo
mediante secado por pulverización. Para ello, dispone de leche fresca de la zona que en
promedio tiene una densidad de 1,032, 3,13 % de materia grasa, 3,25% de proteínas,
4,64% de lactosa, 0,75% de sales minerales y 88,23% de agua.
a) ¿Cuál es la cantidad mínima en litros que necesita la planta para su abastecimiento
diario, si las exigencias que establece el S.N.S. para la leche en polvo entera indica que
debe tener aproximadamente 26 % de grasa y 2,5 % de humedad.
b) ¿Qué cantidad de proteína tendrá la leche resultante?
c) ¿Cuántos kg de agua deben evaporarse por cada 100 L de leche para conseguir el
grado adecuado de secado y permitir que el producto final tenga una composición
compatible con la que se acepta para estos casos?.
6.- En la etapa final de la obtención de la sacarosa en una planta de la IANSA, se tienen
10.000 kg de solución acuosa al 20 %, la cual se concentra por evaporación a 100 ºC
hasta saturación. Esta solución saturada es luego enfriada a 20 ºC. Los cristales de
sacarosa se separan por centrifugación. 0,05 kg de solución se adhieren a cada kg de
cristales. Cuando los cristales se secan la sacarosa de la solución adherida se deposita
sobre aquellos. La solubilidad de la sacarosa a 100 ºC es de 5 kg/kg de agua y de 2 kg/kg
de agua a 20 ºC.
CALCULE:
a)
La cantidad de agua evaporada para conseguir la saturación a 100'C.
b)
El peso total de sacarosa obtenida.
7.- 100 lb de aire húmedo que contienen 0,10 lb de vapor de agua/lb de aire seco, se mezclan
con 50 lb de otro aire húmedo que contiene 0,02 lb de vapor de agua/lb de aire seco.
Calcular las lb de vapor de agua/lb de aire seco en la mezcla final.
8.- 1000 kg de una caliza impura cuyo análisis es 96 % CaCO3 y 4 % de material inerte,
reacciona con una solución de ácido sulfúrico al 70 %. La masa en reacción es calentada
y todo el C02 generado es expulsado junto con parte del agua. El análisis de los sólidos
finales es: 86,54 % CaSO4, 3,11 % CaCO3, 1,35% H2SO4, 6,23 % agua, 2,77 % materias
inertes.
CALCULE: a) Masa de solución ácida alimentada.
b) Masa de gases (C02 + agua) expulsada.
c) Composición porcentual de los gases expulsadas (% C02, % agua)
d) Grado de cumplimiento (rendimiento) de la reacción.
9.-
En un, reactor se carga una corriente de HNO3 al 60 % con el propósito de concentrarlo al
99 %. La forma técnica de hacerlo, para evitar la formación del azeotropo es agregar
Mg(NO3)2 al 72 % pues reduce la presión de vapor de la mezcla. De¡ proceso resulta una
solución de esta sal al 55 %. Esta solución se concentra a su vez en un evaporados para
llevarla nuevamente al 72 % y reutilizaría.
CALCULE para la obtención de 1000 kg de HNO3 concentrado (99 %):
a)
La cantidad de HNO3 diluido (60 %) con que es necesario alimentar el sistema.
b)
La cantidad de vapor de agua que abandona el evaporador.
c)
El peso de sal de Mg sólido que se necesita agregar al estado de solución al 72 %.
Haga el flowsheet correspondiente.
10.- Metano puro es quemado con aire seco. La mezcla gaseosa resultante se pasa a través de
un
condensador que separa la mayor parte del agua proveniente de la combustión por
condensación de sus vapores. Los gases de la combustión que salen del condensador son
analizados por el método de Orsat,
encontrándose: 8,21 % C02, 0,91 % CO, 5,02 % 02, 85,86% N2 (mol %)
Dato. Composición del aire-seco, 21 % 02, 79 % N2- (en moles %).
¿Cuántos moles de aire seco se usaron por cada mol de metano?
11.-
Se tiene un ácido residual de tina operación de nitración que contiene 77,7 % de
H2SO4, 2,3 % HNO3 y 20 % de agua.
Calcular que cantidad de a) HNO3 90 % y b) H2SO4 fumante hay que agregar para
generar la mezcla sulfonítrica y obtener 1000 kg de ella, de la siguiente
composición: 27 % HNO3, 60 % H2SO4, 13 % H20.
Disponemos para ello de un HNO3 90% y de un oleum de 80% H2so4 y 20% de
SO3.
12.- 500 kg de una mezcla que contiene 10 % NaCl, 60 % agua y 30 % tiza insoluble
son filtrados de manera tal que la solución clara contiene 20% NaCl y 80 % agua,
y la torta húmeda contiene 5% NaCl. La torta húmeda es colocada en un secador
y extraída toda el agua. Calcule:
a) kg de solución clara
b) composición de la torta húmeda en porcentaje
c) kg de torta húmeda
d) kg de agua extraída de la torta húmeda
e) composición de la torta seca en porcentaje.
13.-
Agua de mar es desatinada por evaporación, con el fin de emplearla en riego., Si
dicha agua de mar contiene 600 ppm de sal y en el agua de riego se permite 50
ppm de sal. ¿Qué fracción del agua puede ser bypaseada fuera del evaporador?
14.-
Un material sólido con 15 % de agua es secado a un 7 % de agua en las siguientes
condiciones: aire fresco es mezclado con aire recirculado y pasado sobre el
material sólido. El aire fresco contiene 0,01 lb de agua/lb de aire seco. El aire
que sale del secador contiene 0,1 lb de agua/lb de aire seco. Las corrientes de
aire húmedo recirculado y de aire fresco se mezclan de tal forma que la mezcla
que entra al secador tiene 0,03 lb de agua/lb de aire seco.
Calcule: ¿Cuántas lb de aire seco son recirculadas por cada 100 lb de material
sólido húmedo?
1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.-
a) 35.200 lb/h; b) 4.800 lb/h ; c) 10.000 lb/h
a) 57,2 %
a) 35,3 moles destilados; b) 64,7 moles de residuo; c) 3316,5 g/h
a) 1328 kg/h de jabón húmedo; b) 828 kq/h de agua evaporada.
a) 160.850 L/día; b) 27 % proteína; c) 91 kg agua/100 L leche
a) 7.600 kg; b) 1.240 kg.
a) 0,072 lb agua/lb aire seco.
a) 1.310 kg; b) 865 Kg; c) 46,6 % CO2, 53,5 % H20; d) 97,9 %.
a) 1.650 kg; b) 650 kg; c) 1.511 kg.
a) 11,92 moles aire secolrnol metano.
a) 286 kg HNO3 al 90%; b) 169 kg de oleum
12.- a)166,6 kg; b) 5 % NaCl, 45 % tiza, 50 % agua; e) 333,4 kg; d) 166,7 kg;
e)10 % NaCl, 90 % tiza.
13.- a) 0,0833
14.- a) 27,3 lb aire seco recirculadas/100 lb material sólido húmedo.