BALANCE DE MASA Y ENERGÍA EJERCICIOS DE SECADO

Bibliografía de consulta: Himmelblau David M., Balances de materia y energía. Sexta edición. Himmelblau David M., Principios y cálculos básicos de la ingeniería química.

1. En el procesamiento de minerales, después de la extracción se obtiene una pasta la cual se seca con aire caliente, al final se muele y se empaca. El producto resultante de la extracción contiene 150 % (peso) de agua en base seca, se eliminan 200 kg de agua y se encuentra que el mineral resultante contiene 2 gramos de agua por 3 gramos de materia seca. Calcule la masa del mineral alimentado al secador y el volumen mínimo de aire seco requerido para el proceso si este se mantiene a 60 °C y 110 KPa. Respuestas:

600 kg de mineral se alimentan al secador

Mínima cantidad de aire a la entrada conduce a aire saturado a la salida. Se requieren

como mínimo 1272 m3 de aire seco

2. Una carga de madera se alimenta a un secador que opera a 101,325 KPa, el material contenía 71 % de agua y después de secarla con aire (a 50 °C y humedad relativa del 30 %) se encontró que se había removido el 60 % del agua original. Solución: Tenga en cuenta que:

Halle la composición de la madera que sale del secador (base húmeda y fracción de agua en base seca)

En base húmeda a la salida del secador H2O: 49,5 % y ms: 50,5 % La fracción de agua en base seca es: 0,98

Calcule la masa de agua removida por kilogramo de madera húmeda a la entrada. Se remueven 0,426 kg de agua

Si al secador ingresan 15 kilogramos de aire seco, determine la humedad relativa y la temperatura de rocío del aire saliente del secador (a 40 °C), asuma que ingresa 1 kg de madera húmeda al secador.

Humedad relativa: 59,75 % y el punto de rocío es 30,6 ºC

3. Determine el volumen mínimo de aire requerido por kilogramo de materia seca que fluye a través del secador, sí en el proceso de secado se utiliza aire a 30 ºC a 150 KPa con

humedad molar de 0,002 kmol H2O/kmol de aire seco. El objetivo es remover el 90 % del agua inicial contenida en un material con 40 % de agua. Asuma que el proceso es isotérmico e isobárico. Rta: 20,58 m3

4. Aire se seca isotérmicamente por contacto con gel sílica adsorbente. La gel sílica puede

adsorber 0,05 Lb H2O/Lb gel. Cuánto gel se requiere para reducir la humedad relativa de 10000 ft3 de aire húmedo a 72 °F y 14,7 psia de presión desde 90 % hasta 10 %? El ejercicio se centra en calcular la cantidad de agua que hay que retirarle a los 1000 ft3 de aire (balance de agua en la corriente de aire) y con la proporción 0,05 Lb H2O/Lb gel se calcula la cantidad de gel requerida para adsorber esa cantidad de agua. Respuesta: 19,77 libras de sílica gel

5. La pulpa de papel se vende con base a su contenido de humedad de 12 % (peso), sí la humedad excede este valor, el comprador puede pagar menos precio por la carga recibida en su planta. Un envío de pulpa se mojó y quedando con 28,2 % de agua (% másico en base seca). Si el precio pagado por la pulpa es de $40000 por tonelada de pulpa seca y el precio del flete es de $1000 por 100 Lb de material transportado, ¿qué precio se deberá pagar por tonelada de pulpa recibida? ¿Cuánto pagaría si la carga recibida cumpliera con la especificación del 12 % de humedad?

Respuesta:

Sí recibe una tonelada de pulpa con 28,2 % de agua (base seca) deberá pagarse el valor de

(precio + flete) = $53201

Sí la tonelada recibida tuviera 12 % de agua (base húmeda) se pagarían (precio + flete)

$57200.