Balance de Materia

 

Balance de Materia

Taller Fase No. 2

1.

a. Definir con sus palabras y describir unidades del sistema internacional para: Densidad, volumen, masa, velocidad y presión.

b. Un líquido fluye en una tubería a una velocidad de 5,47 pies/s. Determine su velocidad en m / min.

c. Determine la potencia de 1kW en unidades de cal / h.

d. Calcule el número adimensional (Prandtl) Cp μ / k utilizado en la transferencia de calor a partir de los siguientes datos Capacidad calorífica ( Cp) = 1,0 BTU / (lbm ° F), Viscosidad (μ) = 12 centipoise (cP) (g/cm s) y Conductividad (k) = 0,34 Btu ft / (h ft2 ° F).

e. La concentración de un componente se puede expresar de muchas formas:

Como porcentaje de A (%) =(masa de A/masa total) x 100

Como Fracción másica de a (Xa)= masa de a/masa total

Como fracción molar de b= moles de b (nb)/moles totales (nT)

La siguiente es una fórmula típica para un pan blanco: harina (2000 g), agua (1300 g), levadura (60 g), para una masa total de 3600 g. Escribir la fórmula en porcentaje y en fracción másica, La cantidad de harina se usa como base, se puede escribir que 2000 g de harina corresponden al 100% ya que es el ingrediente más significativo. Finalmente calcular las cantidades necesarias si la cantidad de harina es 2500 g.


f. Existen dos métodos para expresar la humedad, en base húmeda (bh) y en base seca (bs)


Donde mh= masa de agua en el producto, ms= masa seca en el producto

Un silo de almacenamiento contiene 2000 kg de granos húmedos que contienen 500 kg de agua. Este grano debe ser secado hasta un 14% (bh).

¿Cuáles son los contenidos de humedad inicial y final del grano (base húmeda, base seca,
decimal y porcentaje)? ¿Cuánta agua se elimina durante el secado?

g. Calcular el volumen ocupado por 250 moles-gramo de oxígeno, a una temperatura de 20°C y una presión absoluta de 1,5 atmósferas. Suponer comportamiento ideal

h. En un equipo de secado con corriente de aire. El aire ingresa a la secadora a razón de A kg / h, y el material húmedo ingresa a W kg / h. El producto alimenticio seco sale del sistema a D kg / h. Dibujar un diagrama esquemático del secador para establecer el balance de masa total. La característica particular de una secadora es que el agua eliminada de los sólidos se transfiere al aire y sale del sistema con la corriente de aire húmeda.

Problema 2. Operaciones unitarias

Durante el procesamiento del maíz se obtiene almidón y proteína mediante las siguientes operaciones: primero, se remoja el maíz en agua a una temperatura de 70 ° C, durante 1 o 2 días, enseguida se le añade 0,15 % de SO2 para evitar su fermentación, posteriormente el grano húmedo se tritura para obtener una suspensión que contiene gérmenes, salvado, almidón y gluten, El germen se separa de la pasta liquida mediante separadores neumáticos (ciclones) para líquidos. Los gérmenes lavados y secos pasan al proceso de extracción de aceite de maíz. Mediante una molienda y un tamizado que se repite varias veces, el salvado se separa de las demás fibras. El resto de la pasta líquida contiene de 5 a 8% en peso de proteína, la cual se concentra separándose el almidón más denso del gluten y el primero se filtra, se lava se seca. El gluten se seca y se utiliza en la elaboración de alimentos para ganado.

Problema 3 : Filtración

Aceite de soja con 8% en peso de sólidos suspendidos (torta) se somete a una operación de filtración. El aceite sale del filtro con 0,1% en peso de material suspendido y la torta que queda en el medio filtrante tiene 75% en peso de sólidos. Si al filtro entran 10.000 L/h de aceite con una densidad de 0,78 kg/L. Realizar el balance de materia.

Para el desarrollo de cada problema de balance de materia tenga en cuenta los siguientes pasos:

a. Dibuje el diagrama de bloques del proceso mencionado en el ejercicio, las etapas pueden representarse por bloques. Es importante definir las entradas y salidas de cada etapa.

b. Asigne a cada corriente un símbolo para los flujos de entrada y salida, incluya también símbolos para las corrientes de cada componente.