Balance de materiales ingeniería industrial ingeniería química

1. Prof. Maxwell Altamirano
1) Una torre de enfriamiento debe llevar el agua desde 32°C hasta 23°C. El aire
atmosférico está a 24°C y 12°C de bulbo húmedo. Cuando el aire sale de la torre
lleva una Tbh = 20°C y Tbs = 20°C . Se sabe que el agua de reposición agregada a la
corriente que sale de la torre es de 3450 litros por hora.
Determine:
a) El flujo másico de aire que entra a la torre.
b) El flujo volumétrico de aire que sale de la torre.
c) El flujo másico de agua que se va a enfriar.
2) En un intercambiador de tubos concéntricos se enfrían 5 Ton/min de jugo de caña.
El jugo entra al equipo a 80°C y sale a 22°C. El flujo refrigerante es agua a 15°C ,
que sale del equipo a 60°C.
a) Determine el flujo de agua de enfriamiento si se sabe que la capacidad calorífica
media del jugo de caña tratado es de 0.89 cal/gr°C
b) ¿A qué temperatura saldría el agua de enfriamiento si se empleara un flujo
equivalente al doble del flujo determinado?
c) ¿Qué flujo de agua refrigerante se requeriría si esta entrara a 15°C pero saliera a
la misma temperatura del jugo de caña que entra al equipo?
3) En un evaporador tipo estándar se concentra una solución de sosa (NaOH) desde el
10 hasta un 50% en peso. La cantidad de producto deseado es de 5000 lb/h; la
temperatura de entrada de la alimentación es de 60°F y el concentrado obtenido sale
a 95°F. Despreciando las pérdidas de calor al ambiente determine:
a) la cantidad de calor requerido para este proceso.
b) El flujo de vapor saturado a 150 psia requerido para este proceso
Sugerencia: Utilice un diagrama de entalpía vs concentración para hallar las
entalpías de las soluciones de NaOH.
4) Un evaporador de simple efecto se alimenta con una solución de cloruro de sodio al
15% a razón de 22,000 lb/h. El producto obtenido está formado en un 80% por
cristales de cloruro de sodio y una solución de cristales al 26.9% llamada “agua
madre”. La solución entra al evaporador a 68°F y en este equipo se produce un
vacío tal que la solución hierve a 118°F, con un aumento en el punto de ebullición
(debido a las propiedades coligativas) de 43°F. Se dispone de vapor saturado (V) a
22.1 psia para el calentamiento.
La capacidad calorífica de los cristales es 0.2 Kcal/kg°C. La capacidad calorífica
promedio de la solución al 15% es de 0.79 Kcal/Kg°C y se estima que varía con la
concentración según la ecuación empírica:
Cp1 = 1 - (1 – Cp0) w1/w0
Determine el flujo de vapor saturado (V) requerido para este proceso