Simulacro Práctica calificada 1

1. Simulacro Práctica calificada 1 ( Solucionado)
Curso : Balance de la Materia y la Energía
GT41-00
Docente : Jorge Dávila Rocca
Mail : PCIGJDAV@UPC.EDU.PE
Unidad 1 : Introducción a la ley de la conservación de la materia en procesos

2. Problema 1- Recordar
1 𝑚3
= 1000 litros
Problema 1 : El volumen de un barril es de 345 litros , y su peso , cuando
esta vacío es , es de 12 N . Si se llena con cierto tipo de sustancia pesa
76.8N . Calcule :
a) Peso especifico de la sustancia . b) Densidad de la sustancia.
c) Gravedad especifica

3. Problema 1
Problema 1 : El volumen de un barril es de 345 litros , y su peso , cuando
esta vacío es , es de 12 N . Si se llena con cierto tipo de sustancia pesa
76.8N . Calcule :
a) Peso especifico de la sustancia . b) Densidad de la sustancia.
c) Gravedad especifica
Peso neto de la sustancia = peso total –peso del barril
Peso neto de la sustancia = 76.8 – 12 = 64.8 N
Peso especifico = peso neto / V = 64.8 / 0.345 = 187 . 82 N / 𝑚3
345 litros = 0.345 𝑚3
Densidad de la sustancia = Masa / volumen = (
64.8 𝑁
9.8
𝑚
𝑠2
) /0.345 𝑚3
= 19.17 kg / 𝑚3
Gravedad especifica =
=
19.17 kg / 𝑚3
1000kg / 𝑚3
= 0.01917

4. Problema 2- Recordar - Variables de proceso
Presión Hidrostática
La presión hidrostática se debe a la acción de la gravedad sobre el líquido; esto quiere decir
que se debe al peso del propio líquido y se manifiesta como un efecto de compresión que
actúa perpendicularmente en cada punto de la superficie del cuerpo sumergido.
La presión hidrostática en un punto interior de un líquido, depende de la naturaleza del
líquido y de la profundidad a la que se le mida. Consideremos un cilindro que contiene
cierto liquido:
líquido
h
. . . . .
LIQ LIQ
D gV D g Ah
F
P
A A A
  
. .
LIQ
P D g h


5. Pregunta 2 – Recordar presión atmosférica
Presión Atmosférica
Es la presión que ejerce el aire sobre los cuerpos, debido a la acción de la gravedad. El aire
que rodea a la Tierra está compuesto con mayor porcentaje por Nitrógeno (78%) y
Oxigeno (21%).
La presión atmosférica se mide con un instrumento llamado barómetro. El valor de la
presión atmosférica es equivalente a la presión que ejerce una columna de mercurio de
altura 76 cm.
la presión atmosférica es de 1.01325 x 105 N/m2 (Pa) o análoga a la que produciría
una columna de 760 mm de Hg sobre un cm2 de superficie

6. Recordar – Presión manométrica y presión atmosférica
Presión Absoluta
Es aquel dispositivo que se utiliza para medir la presión de un
gas encerrado en un recipiente.
0
. .
GAS LIQ
P D g h P
 
0
. .
GAS LIQ
P D g h P
 

7. Solución del problema 2
Problema 2
P = 98 kpa + 850 x 9.8 x 0.36 pa
Si la densidad esta en
kg/𝑚3
y la altura en
metros ,el resultados es
pascales
P= 98 kpa + 30001.86 pa
P= 101.00186 kpa

8. Problemas
Problema 3

9. Problema 3 - Clasificación de sistemas

10. Problema 4:Un tubo cuyo diámetro es de 60 mm, es conectado a tres tubos
pequeños tubos de 10 mm de diámetro interno cada uno. Si la velocidad del
líquido en el tubo grande es “V”, calcular la velocidad del líquido en los tubos
pequeños.

11. Problemas
Problema 5
Un buen análisis es el siguiente : Se ubican siempre los puntos mas altos de izquierda a derecha , a mas
profundidad mas presión no te olvides , por que la presión depende de la profundidad y si nos ubicamos en
puntos a la misma profundidad la presión es la misma .

12. Problemas
Problema 5
𝑃1 + ( ρ𝑎𝑔𝑢𝑎gℎ1 ) + ρ𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒gℎ2 ρ𝑚𝑒𝑟𝑐𝑢𝑟𝑖𝑜gℎ3
- =𝑝𝑎𝑡𝑚 𝑝2 = 𝑝𝑎𝑡𝑚
𝑃1 = 𝑃𝑎𝑡𝑚 - ( ρ𝑎𝑔𝑢𝑎gℎ1 ) −ρ𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒gℎ2 + ρ𝑚𝑒𝑟𝑐𝑢𝑟𝑖𝑜gℎ3
85.6 kpa – ( 1000x9.8x 0.1 ) – ( 850 x 9.8 x 0.2 ) + ( 13 600 x 9.8 x 0.35 ) = 129.6 kpa =130kpa

13. Problemas
Problema 6
En la figura adjunta
a) Determinar la presión manométrica en el punto A .
b) Si la presión atmosférica es de 98234 pa , encuentre la presión absoluta en el punto A en kPa.

14. Problemas
Problema 6
En la figura adjunta
a) Determinar la presión manométrica en el punto A .
b) Si la presión atmosférica es de 98234 pa , encuentre la presión absoluta en el punto A en kPa.
Recordar :
Sg=
ρ𝐻𝑔
1000
𝑘𝑔
𝑚3
ρ𝐻𝑔 =13540
𝑘𝑔
𝑚3

15. Problemas
Problema 6
En la figura adjunta
a) Determinar la presión manométrica en el punto A .
b) Si la presión atmosférica es de 98234 pa , encuentre la presión absoluta en el punto A en kPa.
PA + ρ𝐻2𝑂 x 9.8 x 0.6m - ρ𝐻𝑔 x 0.815m x9.8 = 0
PA = ρ𝐻𝑔 x 0.815m x9.8 -
PA = 102 368 pa

16. Problemas
Problema 6
En la figura adjunta
a) Determinar la presión manométrica en el punto A .
b) Si la presión atmosférica es de 98234 pa , encuentre la presión absoluta en el punto A en kPa.
PA = 102 368 pa
𝑃𝑎𝑏𝑠 = 102 368 pa + 98234 pa = 200602 pa = 200.6 Kpa

17. Recordar - Flujo másico
Flujo másico
Es la velocidad a la que la masa de una sustancia pasa a través de una superficie dada. El
flujo másico se define como la cantidad de masa que fluye por una sección
transversal por unidad de tiempo, y se relaciona con el flujo volumétrico . el cual es el
volumen de un fluido que fluye por una sección transversal por unidad de tiempo, mediante
Volumen de control
Entrada de masa Salida de masa
= Δm / Δt
Δ𝑚
Δ𝑣
𝑇
Δ𝑣
=
Δ𝑣
Δ𝑣
⋅
Δ𝑚
𝑇
= 𝜌Q = 𝜌 ሶ
𝑉 = 𝜌 𝐴𝑡 . 𝑉

18. Problema 7 Encontrar las emisiones de COV´s / mes de una maquina, donde se añaden
120 litros de solvente al inicio de operaciones , finalmente se añaden 50 litros para rellenar
perdidas .A fin de mes , se envían 110 litros de solvente residual y 14kg de residuos solidos
son recolectados . El solvente es 80% COV´s , el solvente residual es de 86% COV´s , el
residuo sólido es 8%COV´s . La densidad del solvente es de 2.25 kg/litro.
Desangrasador de vapor
Entrada / mes de
solvente 120 lts /mes
Solvente de reposición
50 lts/mes
( 80% COV´s)
Densidad = 2.25 kg/l
Residuos a disposición 14kg
8% COV´s
Solvente residual a
reciclador 86% COV´s
( 80% COV´s)
Densidad =2.25 kg/l

19. Problema 7 Encontrar las emisiones de COV´s / mes de una maquina, donde se añaden
120 litros de solvente al inicio de operaciones , finalmente se añaden 50 litros para rellenar
perdidas .A fin de mes , se envían 110 litros de solvente residual y 14kg de residuos solidos
son recolectados . El solvente es 80% COV´s , el solvente residual es de 86% COV´s , el
residuo sólido es 8%COV´s . La densidad del solvente es de 2.25 kg/litro.
𝑄𝑆𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎
= 𝐿𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠
𝑚𝑒𝑠
( 120 + 50) x 2.25
𝑘𝑔
𝑙
= 306
𝑘𝑔
𝑚𝑒𝑠
Considerando 80 % de emisiones
de compuestos orgánicos
volátiles COV´s
80% = 0.8
X 0.8
𝑄𝑅𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙−𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 110 𝐿𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠
𝑚𝑒𝑠
2.25
𝑘𝑔
𝑙
x x 0.86]
=[ + [14 𝑘𝑔
𝑚𝑒𝑠
x 0.08 ] = 213.97 𝑘𝑔
𝑚𝑒𝑠
Emisiones de COV´S =
𝑄𝑆𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎
- 𝑄𝑅𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙−𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 = 92.03 𝑘𝑔
𝑚𝑒𝑠

20. Problemas
Problema 8
A un evaporador se alimentan 120 000 kg / día de una solución que contiene 42% en peso de
azúcar , obteniéndose una solución concentrada con 81% en peso. Calcúlese el peso de
solución obtenida y la cantidad de agua evaporada .
Evaporador
1
120 000 kg/día
42% Azúcar
58% Agua
2
Agua Evaporada= ?
3
Solución
concentrada
81% azúcar
19% agua

21. Solución de la pregunta 1
Realizando balance de azúcar en
el evaporador
m azúcar (1) = m azúcar (3)
Masa parcial = Fracción másica x Masa total
El balance se hace con masas parciales
0.42( 120 000
𝑘𝑔
𝑑í𝑎
) = 0.81 ( 𝑀3 )
𝑀3 = 62 222.22. 𝑘𝑔
𝑑í𝑎
Solución concentrada
= 120 000 – 62 222.22 = 57 777.78 𝑘𝑔
𝑑í𝑎 Agua evaporada
Ecuación del balance :