Guía Nº 9: MIN 140

Ejercicios de Balances de masa Sin Reacción

1) Una mezcla líquida del 50% de tolueno y 50% de benceno (en volumen) se separan

en una columna de destilación. El producto de tope tiene 10% (molar) de tolueno y el

fondo 0,5% molar de benceno. La columna entran 10.000 [gal/día] de mezcla.

Calcular las moles totales obtenidas por tope y fondo.

Datos: Compuesto Densidad a la entrada de la columna PM

Benceno 7,346 [lb/gal] 78 Tolueno 7,259 [lb/gal] 92

2) Se desea destilar caldo de cultivo que para efectos prácticos, se puede considerar

que está solamente constituido por etanol (C2H5OH) y agua. El proceso consiste

básicamente en dos torres que están conectadas en serie (la alimentación a la

segunda torre corresponde a la salida por tope de la primera torre). El alcohol

destilado a obtener por el tope de la segunda torre debe contener 94% en peso de

etanol. Se cuenta con la siguiente información:

a. Flujo de alimentación torre 1 = 100 [kg/h]

b. Flujo de tope torre 1 = 20 [kg/h]

c. Porcentaje en peso de alcohol por fondo de torre 1 = 2%

d. Flujo de fondo torre 2 = 5 [kg/h]

e. Porcentaje en peso de alcohol por fondo de la torre 2 = 6%

Calcular:

Composición de flujo de alimentación.

Composición de flujo de tope de la torre 1.

3) Una mezcla de benceno, tolueno y xileno se separa por destilación fraccionada en

dos torres, la primera produce benceno como producto de tope; tolueno y xileno como

producto de fondo, los que se cargan a una segunda torre. Esta segunda torre

produce tolueno por tope y xileno por fondo. Si al proceso se alimentan 25.780

[lbmol/día] de una mezcla cuya composición molar es 37,54% de benceno, 22,34%

de tolueno y el resto xileno:

a. Determine las cantidades que salen por tope y fondo en cada una de

las torres.

b. Composición en peso de la corriente de fondo de la torre 1.

Datos: PM xileno = 100; PM benceno = 78; PM tolueno = 92

4) Una solución formada por Na2SO4, Na2CO3 y agua es sometida a evaporación

retirándose el 10% de la masa original, se cristaliza el 20% del Na2SO4 y el 30% del

Na2CO3, formando cristales de Na2CO3*10H2O y Na2SO4*10H2O. Calcular la

composición de la solución residual.

Datos: Composición de la mezcla original en peso: 15% Na2CO3; 20% Na2SO4 y el

resto agua.

5) Se tiene un secador de harina que rebaja la humedad desde un 15% a un 8% en

peso, a 10 [ton] iniciales de harina. Para secar, se usa aire caliente a 350 [ºC] con

una humedad de 0,012 [gr de H2O/g de aire seco], que sale a 80 [ºC] con 0,075 [gr de

H2O/g de aire húmedo]. Determinar el volumen de aire alimentado, si la densidad del

aire a las condiciones de entrada son de 1,1 [g/l] y la del vapor del agua de 1[g/l]

6) Un material sólido que contiene 15% de humedad está siendo secado hasta una

humedad del 2% (peso). El aire fresco contiene 0,012 [lb de H2O/lb de aire seco] y

está a una temperatura de 70 [ºF] y se alimenta a un calentador. El aire que sale del

secador lo hace a 100 [ºF] con un 3% de humedad; parte de él se recicla y se junta

con el aire fresco, pasando ambas corrientes a un calentador y saliendo de éste a

200 [ºF] hacia el secador. La corriente de reciclo es a la corriente de salida del

secador como 2:5. El sistema opera a 1 [atm] absoluta y se procesan 10.000 [lb/h].

Calcular:

a. Volumen de aire húmedo

b. Humedad del aire a la entrada del secador

7) En un proceso continuo entran a una cámara 10 [lb/min] de aire húmedo que contiene

0,02 libras de vapor de agua por libra de aire seco. A la salida, el aire contiene 0,03

gramos de vapor de agua por gramo de aire húmedo. Calcular:

a. En la cámara, ¿se agregó a se quitó agua al aire?

b. ¿Cuánto se agregó o se quitó en 1 hora de operación?