Balance de materiales ingeniería industrial ingeniería química

1. Prof. Maxwell Altamirano
EJERCICIOS PARA CLASE PRÁCTICA
EXTRACCIÓN SECADO Y DESTILACIÓN
1.- En una planta de harina de pescado se tratan 2.5 toneladas métricas por hora (2500 Kg/hr) con
benceno puro para extraer el aceite del sólido. La harina de pescado contiene 45% en peso de
aceite. Experimentalmente se conoce que por c/kg de harina libre de aceite se retiene 0.5 kg de
solución ¿Cuánto benceno se deberá utilizar para que la harina saliente contenga sólo 5% de
aceite?
2.- Si el sistema tratado en el ejemplo anterior se lleva a cabo en tres etapas a flujo cruzado, usando
1,000 kg de benceno en cada etapa ¿cuál será la composición del refinado procedente de la
última etapa? ¿Qué porcentaje de aceite se recuperará?
3.- Se extrae acetona desde una mezcla de acetona y cloroformo que contiene cantidades iguales de
éstos componentes, empleando agua pura como solvente y se obtiene una corriente denominada
refinado con 85% de cloroformo, 10% de agua y 5% de acetona (todas son composiciones
másicas). La otra corriente denominada extracto es rica en acetona, pero se ignora su
composición exacta. Calcular el flujo y la composición de ésta última, si se alimentan al proceso
200 kg/h de la mezcla original y se sabe que el extracto viene prácticamente libre de
cloroformo. Utilizar el diagrama triangular.
4.- Después del secado de cierto material se determinó que su masa era de 900 kg siendo su
humedad de 7%. Durante el secado el material perdió el 59.1% de su masa inicial.
a) Calcular la masa de material seco en la alimentación inicial.
b) Calcular la masa de agua eliminada en el proceso, por kg de ms.
c) Calcular el % de agua eliminada sobre la base del agua presente en la alimentación inicial.
5.- Un material sólido con un 15% másico de agua es secado con el fin de disminuir el contenido de
ésta un 7% másico, bajo las siguientes condiciones: aire fresco con una humedad de 0.01 kg de
agua/kg de aire seco es alimentado al proceso, siendo una parte desviada, mientras que la otra es
soplada sobre el sólido. A la salida del proceso ambas corrientes son unidas y se obtiene una
corriente con una humedad de 0.03 kg de agua/kg de aire seco.
a) Determinar los kg de agua evaporada en el proceso.
b) ¿Cuántos kg de aire fresco son alimentados por kg de material húmedo?
c) ¿Cuál es la humedad de la corriente que sale del secador?
d) Determinar los kg de aire desviados por kg de aire que entra al secador.
6.- Se desea recobrar el mineral de hierro contenido en cierta pulpa que se alimenta a un equipo de
separación. En él se obtiene una corriente de 400 kg/hr con una composición 80% de mineral y
20% de agua, y otra corriente de flujo y composición desconocidos. Esta última es alimentada a
un secador con el fin de extraer parte del agua que la misma contiene y se obtiene una corriente
de 200 kg/hr ocn una composición de 90% de mineral y 10% de agua.
El producto de la operación es mezclado con la corriente de 400 kg/hr proveniente del
separador, y se origina así el producto final. Si se alimentan 1000 kg/hr al proceso, determinar:

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a) La composición de la mezcla inicial.
b) Flujo y composición de mezcla alimentada al secador.
c) Flujo y composición del producto.
7.- Se debe obtener aceite de bacalao a partir de hígado granulado de bacalao en un extractor de
agitador, usando éter libre de aceite como disolvente. El análisis del hígado sin extraer da un
valor de 0.32 kg de aceite por kg de hígado libre de aceite. Se desea recuperar el 95% del aceite.
Calcule la cantidad necesaria de disolvente a sólido para realizar esta operación. Los
experimentos realizados en el laboratorio dan los siguientes datos para construir la curva de
flujo inferior.
X aceite 0 0.019 0.041 0.0709 0.108 0.155 0.2129 0.2808 0.3189
X éter 0.159 0.168 0.165 0.1656 0.16 0.155 0.1419 0.1203 0.1063
8.- Se tratan dos toneladas por hora de hígado de bacalao usando éter puro como disolvente. La
extracción se hará en dos etapas, utilizando 1000 kg/h de éter puro en cada una de ellas. El
hígado de bacalao contiene 0.32 kg de aceite por kg de hígado. ¿Cuál será la concentración del
extracto y la del refinado final? ¿Cuál será el % de recuperación de aceite? (Use la tabla del
problema anterior).
9.- La carga de alimentación a una unidad de destilación continua es de 5 m3
/h. Si la alimentación,
el producto de tope y le residuo contienen respectivamente 20%, 83% y 2% másico de etanol,
calcular los flujos correspondientes en m3
/h del producto de tope y el residuo. Auxíliese con los
siguientes datos para soluciones de etanol:
Composición másica, % Gravedad específica
02 0.996
20 0.971
83 0.840