1.- Se considera el proceso de extracción de los granos... agua pura se mezclan con ...

Ampliación Operaciones de Separación
Problemas Curso: 2003/2004
1.- Se considera el proceso de extracción de los granos de café utilizando agua. Si 1.000 kg/h de
agua pura se mezclan con 1.000 kg/h de granos de café que contienen un 80% en peso de sólido
insoluble y un 20% de cafeína, calcular las cantidades y composiciones de las fases extracto y lodo si
se utiliza un extractor que puede considerarse ideal.
DATOS Y NOTAS.- Un test realizado en la fase lodo muestra que el 70% de su masa es de sólido
inerte y constante.
2.- Un mineral de cobre de Cobre tiene la siguiente composición: 20% en peso de CuSO4, 5%
de H2O y 75% de inerte. Experimentos de retención con agua indican que un kilogramo de inerte
retienen 0,8 kg de disolución.
Determinar:
a) Porcentaje de CuSO4 que se extraería cuando 100 kg de mineral se tratan con 600 kg de agua
en una etapa simple de equilibrio.
b) Porcentaje de CuSO4 que se extraería si los 100 kg de mineral se tratan en tres etapas de
equilibrio consecutivas, utilizando en cada una de ellas 200 kg de agua.
c) Cantidad y composición de la disolución y residuo en cada etapa del apartado anterior.
d) Composición del último residuo sólido después de sometido a un secado total.
3.- Una harina de pescado que contiene el 40% en peso de aceite se trata con benceno para
extraer el aceite en un proceso de extracción de 3 etapas de equilibrio en corriente directa, utilizando en
cada etapa 750 kg/h de benceno. Si se tratan 1.000 kg de harina, determinar:
a) Composición global del extracto.
b) Composición del refinado o fase lodo procedente de la última etapa.
c) Porcentaje de aceite recuperado.
NOTA.- Experimentalmente se ha encontrado que la disolución retenida por el sólido depende
de la composición de la alimentación, de acuerdo con los siguientes datos:
Concentración de la disolución
% en peso
Retención
kg de disolución/kg de inerte
0.00
0.500
0.10
0.505
0.20
0.515
0.30
0.530
0.40
0.550
0.50
0.571
0.60
0.595
0.70
0.620
Ampliación Operaciones de Separación
Problemas Curso: 2003/2004
4.- En un proceso de extracción en contracorriente se tratan 1000 kg/h de arena de playa, de
composición 12% de sal, 3% de agua y el resto de material sólido inerte.
Se desea recuperar la sal de tal manera que la arena separada, una vez seca, contenga solamente
el 0,2% en sal.
Calcular:
a) De forma analítica las cantidades y composiciones que abandonan la batería de extractores,
así como las que salen del separador de agua, si se emplean 2000 kg/h de agua
b) Se dispone de un contactor equivalente a 5 etapas reales, )es posible llevar a cabo el
proceso?. Razonar la respuesta, calculando analíticamente los puntos diferencia y/o suma necesarios.
DATOS: Experimentos realizados en laboratorio muestran que la cantidad de agua que retiene
el material sólido inerte es de aproximadamente 0,5 Kg/kg. La eficacia media de las etapas es del 60%.
5.- El aceite de bacalao se extraerá a partir de hígado granulado de bacalao en un aparato
extractor con agitador, utilizando éter libre de aceite como disolvente. El análisis de los hígados sin
extraer da un valor de 0,32 kg de aceite por kg de hígado libre de soluto. Se desea recuperar el 95% del
aceite.
Calcular las cantidades de disolución resultante y de lodo obtenidos, el número de etapas y la
razón disolvente/sólido necesaria para realizar esta operación en un sistema intermitente repetido en
contracorriente.
Experimentos en el laboratorio han dado la siguiente relación entre la retención y la
concentración:
Concentración
Retención
kg de aceite/kg de disolución
kg de disolución/kg de inerte
0,00
0,19
0,10
0,23
0,20
0,26
0,30
0,31
0,40
0,37
0,50
0,45
0,60
0,55
0,70
0,67
0,75
0,74
NOTA.- Se ha observado también que la separación para concentraciones superiores al 75% son
demasiado lentas para fines prácticos y que, por consiguiente, un 70% era el límite adecuado para la
concentración de la disolución.
Ampliación Operaciones de Separación
Problemas Curso: 2003/2004
6.- Se utiliza agua pura para disolver 1.350 kg/h de Na2CO3 de 3.750 kg/h de un alimento en el
que el resto es un sólido insoluble. Si se utilizan 4.000 kg/h de agua, calcular el porcentaje de
recuperación del carbonato para los casos que a continuación se indican, analizando cual es la mejor
forma de contacto, y dentro de cada forma, la distribución del disolvente más adecuada. ¿Es posible
cualquier distribución con estas cantidades?.
a) Operación en una etapa simple,
b) Operación en contacto cruzado o directo con dos etapas, distribuyendo igual cantidad de disolvente
en cada etapa.
c) Operación en corriente cruzada o directa con tres etapas, distribuyendo igual cantidad de disolvente
en cada etapa.
d) Operación en corriente cruzada o directa con tres etapas, distribuyendo el disolvente de tal forma que
se consiga la máxima recuperación.
e) Operación en contracorriente con dos etapas.
f) Operación en contracorriente con tres etapas.
g) Para conseguir la misma separación que en el contacto en contracorriente con tres etapas, ¿qué
cantidad de disolvente habría que añadir a la carga alimento inicial?
DATOS:- Un test realizado en la fase lodo muestra que la cantidad de agua que retiene el sólido inerte
es aproximadamente constante e igual a 2/3 kg de agua/kg de sólido inerte.