operación de procesos imdustriales

8/10/2019 operacin de procesos imdustriales

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1. En una industria productora de champ se procesan 1 735 lb/hora de producto con

una densidad de 0,944g/cm3. Determine:

a) Cuntos galones se procesan por ao considerando 254 das laborables al ao y

dos turnos de trabajo por da, uno de 8 horas y uno de 6 horas?

1 735 x 454

= 787 690

0,944

=

x = 834 417. 37

834 417. 37

x 2,642x10-4 x 14 x245 = 783 931,11

b) Cuntas botellas se requieren anualmente si cada recipiente tiene un volumen de

355 mL y se llenan al 95% de su capacidad?

c) La industria en cuestin tiene una requisicin de 740 000 botellas para entregar en

un mes, lograra dicha produccin? Considrese que la planta productora trabaja

21 das al mes. En caso contrario, Qu hara usted para cumplir con lo solicitadopor el cliente?

No logra dicha produccin

Para cumplir con lo solicitado se tendra que aumentar en una hora la produccin

Se sabe:

1 da = 2 turnos de 8 y

6 horas

1 da = 14 horas


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2. Una planta productora de pur de tomate (densidad = 1,5kg/L) procesa 1,5

toneladas de tomate/hora de tomate, con un aprovechamiento de 85% en peso (el

restante 15% corresponde a la piel y a las semillas de tomate). El plan de trabajo de

la planta es de dos turnos de 8 horas cada uno y 5 das laborables a la semana. El

producto final se envasa en recipientes de 8cm de dimetro y 12 cm de altura, y se

llena a 90% de su capacidad, una vez enlatado el producto debe pasteurizarte a una

temperatura entre 90C y 92C. Determine:

a) Qu cantidad de masa de pur de tomate se obtendr en una semana de trabajo?

Se obtendr de pur de tomate

b) Cuntos envases se requerirn para envasar el producto obtenido en un mes,

considere cuatro semanas por mes?

Se sabe:

D = M/V

Volumen del recipiente

V=

Se requerir envases para envasar el producto obtenido en un mes


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NaOH 1 780 kgSolucin 100% x

X = 3 263.06 kg de limpiador

Peso del agua = peso de la solucinpeso del NaOH

Peso del agua = 3 263.06 kg1 780.00 kg = 1 483.06 kg

Se requerir 1 483.06 kg de agua

c) Cuntos recipientes de un galn podrn llevarse al 90% de su capacidad de la

solucin de NaOH es 1,25 g/cm3?

3 263.06 kg

Se sabe:

D = M/V

4 Una fbrica que produce pur de durazno tiene la siguiente programacin de

produccin:

Turno Jornada / da Semana Operadores o operarios

1 714 horas Lunes a sbado 2

2 1620 horas Lunes a vienes 1

Por cada kilogramo de fruta se generan 750 g de pulpa cada 6 segundos por cada

operario. Los envases utilizados para el producto tienen una capacidad de 400 mL,

llenados al 92,5% de su capacidad; la densidad de pur es 1,8 g/cm3. Con base en esta

informacin, determine (llenado los espacios en blanco de la siguiente de la tabla):


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a) Kg de materia prima/da

1 turno

1 operarioX 2 operarios

X =


X =

Los kg de materia prima/da varan 8 400kg y 16 800kg en este turno

2 turno

Los kg de materia prima/da varan 9 600kg y 12 000kg en este turno

b) Kg de pulpa/da


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1 turno


X =


X =

Los kg de pulpa/da varan entre 6 300kg y 12 600kg ya que en este turno las horas

varan de 7 a 14 y son 2 operarios los que laboran.

2 turno

Los kg de pulpa/da varan entre 7 200kg y 9 000kg ya que en este turno las horas

varan de 16 a 20

c) % peso fruta aprovechada


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1 turno

Produccin de fruta

-

Produccion de pulpa

-

% peso fruta aprovechada

2 turno

Produccin de fruta

Produccion de pulpa

% peso fruta aprovechada

d) % peso fruta no aprovechada

1 turno

Produccin fruta - Produccin pulpa = Fruta no aprovechada

- = 2 100


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% peso fruta no aprovechada

2 100


-

= 4 200


4 200

2 turno

Produccin fruta - Produccin pulpa = Fruta no aprovechada -

= 2 400


2 400


-


Kg de materia

prima/da

Kg de pulpa/da % peso fruta

aprovechada

% peso fruta no

aprovechada

-

6 300kg-12 600kg 25%

7 200kg-9 000kg 7 200kg-9 000kg 75% 25%


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e) Si el fabricante tiene un pedido de 80 000 envases/semana, demuestre con clculos

si se da la demanda.

1 turno

mL

Capacidad del recipiente:

Cantidad de envases:

2 turno

mLCapacidad del recipiente:

Cantidad de envases:

f) Si no cubre el pedido, qu hara para cumplirlo?

El turno 2 no cumple con lo pedido pero aumentado un da la con la produccin lo

har.


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5) En el proceso de industrializacin de la naranja se obtienen los siguientes

rendimientos por cada 100 kg de fruta:

Jugo Cascara Pulpa Hueso Funcionamiento

47,65 kg 39,62 kg 6,39 kg 6,34 kg2 turnos de 8 horas cadauno; 200 das/ao

Nota: El laboratorio de control de calidad reporta que la densidad del flujo de naranja es de

1,05 g/mL.

Con base en los datos de la tabla, determine:

a) Si se procesan 2 toneladas/hora de fruta, Qu volumen de jugo se obtendr en 1hora y en un ao?

% en peso jugo

Volumen de jugo en 1h

Volumen de jugo en un ao

b) Cul es la cantidad en libras de cada subproducto que se genera en un da?

% en peso subproducto de cascara


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% en peso subproducto de pulpa

% en peso subproducto de hueso

c) Qu cantidad se gast en la compra de la materia prima en dos turnos, si una caja

de naranja de 44 lbs cuesta $ 12,00?

d) Cul es el costo de la naranja por kg?

96.92 kg 12$

1 kg X

X= 0.12$

El costo de la naranja por kilogramo es de 0.12$

1 da de trabajo es equivalente

2 tunos ambos tienes 16 horas


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e) El jugo se pasteuriza a 70C, exprese esta temperatura en F y K

Se sabe:

k= C+273 K=70+273=343

F=1,8C+32 F=1,8x70+32=158

6. En una industria se obtienen 500 toneladas/da de cloruro de plomo (PbCl3); para elproceso de obtencin se utilizan 577,34 toneladas de nitrato de plomo (Pb (NO 3)2) engrado analtico y 131,3 toneladas de cido clorhdrico (HCl). Determine:

a) El costo del Pb (NO3)2 y del HCl utilizados, si el primero cuesta $228,00/kg y el segundo$24,57/l; la densidad del HCl es 1,818kg/l.

Convirtiendo:

577,34 toneladas = 577340,00 kg

131,3 toneladas = 131300,00 kg

Por formula:

1,18 kg/

b) Si el turno de trabajo es de 8 horas/da y la empresa trabaja 6 das de la semana, cuatrosemanas al mes y 10 meses al ao, qu cantidad de Pb(NO3)2se requiere para unaproduccin anual?

Del problema: Se utilizan 577,34 toneladas por da de Pb(NO3)2

SUSTANCIA PRECIO CANTIDAD POR DIA

Pb (NO3)2 228,00/kg 577,34 toneladas

HCl 24,57/ 131,3 toneladas

SUSTANCIA

PRECIO CANTIDAD POR DIA COSTO=PRECIOXCANT.

Pb (NO3)2 228,00/kg 577340,00 kg $131633520,00

HCl 24,57/ $2733933,05


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En 6 das:

577,34 toneladas.. 1dia

x . 6 das

X=3464,04 toneladas

En 4 semanas:

577,34 toneladas1dia

X......24 das

X=13856,16 toneladas

En 10 meses:

10 meses40 semanas

40 semanas..240 das

577,34 toneladas.1 da

X240 das

Al ao serian: X= 138561,6 toneladas

c) Cul sera la inversin total anual de produccin?

Para el Pb(NO3)2

Al ao trabajan 240 das Ya hemos obtenido su costo por da = $131633520

Entonces:

COSTOanual= COSTOdiax TOTALdias

COSTOanual= $131633520 x 240dias

COSTOanual= $31592044800

Para el HCl


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Para el Pb(NO3)2

Al ao trabajan 240 das

Ya hemos obtenido su costo por da = $2733933,05

Entonces:COSTOanual= COSTOdiax TOTALdias

COSTOanual= $2733933,05 x 240dias

COSTOanual= $656143932

La inversin anual es: $32248188732

8. Una planta industrializadora de leche evaporada ha determinado que las prdidas (porsustitucin de piezas daadas) se valuaron en $2848,00/ao si la tubera carece derecubrimiento, siendo menor esta prdida si sta se recubre con una capa de 2 pulgadasde xido de magnesio. La tubera de acero estndar mide 105 ft de longitud y 4 pulgadasde dimetro. Si el costo de aislamiento es de $18,95 por cada 0,875 m2de tubera.

Determine:

a) Cul ser el costo de revestir 12,780 pulgadas de tubera?

Datos:

Longitud: 105ft x = 32,004m

Dimetro: 4pulgadas x x

=0,1016mRadio: 0,05008m

Costo del aislamiento: $18,95 por cada 0,875

La longitud que nos piden es: 12,780 pulgadas para el revestimiento12,78pulgadas x x

=0,32461m

Superf. tot. Tubera = permetro base x largo

= (2 x xr) x(0,32461m)= (2 x3,1416 x0,0508m) x(0,32461m)

=0,10361


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Costo de la instalacin del revestimiento

$18,950,875X.0,10361

X= $2,24500

b) Cul sera el ahorro anual que tendra la planta si toda la toda la tubera se recubrierade xido de magnesio?

.Recubrimiento de toda la tubera:

Superf. tot. Tubera = permetro base x largo

= (2 x xr) x(32,004m)= (2 x3,1416 x0,0508m) x(32,004m)

=10,21525.Costo por el recubrimiento:

$18,950,875x10,21525

x= $221,23306

. Ahorro anual:$2848-$221,23306= $2626.76694

c) Cul es el grosor y el volumen de la capa de xido de magnesio en el sistemainternacional?

Dato:

. Oxido de magnesio: 2 pulgadas

2pulgadas x x

=0,0508m. Grosor de la capa de xido de magnesio:

Grosor = x - xGrosor = [ ]Grosor = 0,00608


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. Volumen de la capa de xido de magnesio:

Volumen=Grosor x Largo

Volumen= 0,00608x 32,004m

Volumen= 0,19458

9. Una empresa productora de aceite lubricante para motores tiene un almacn paraproducto terminado que mide 18 m de largo, 26,5 ft de ancho y 138 pulgadas de alto. Elen el almacn hay cajas, las cuales ocupan 75% de la capacidad del almacn ; cada cajacontiene 24 botes de aceite SAE-40 listo para usarse , cada bote mide 0,09m de dimetroy 7 pulgadas de altura y contiene aceite al 90% de su capacidad . E l gerente deseasaber:

a) Cuntas cajas hay en el almacn?. Volumen del almacn:

26,5 ft( )= 8,0772m de ancho 138pulg x (

)= 3,5052 m de alto

18m de largo

Valmacen=largo x ancho x altura

Valmacen = 509,6196

.Volumen de un bote:

Dimetro: 0,09 m radio = 0,045 m Altura: 0,09 m

Vbote= rea de la base x altura

Vbote = x hVbote = (3,1416) x (0,045m)

2x (0,09m)

Vbote =0,001131 . Volumen ocupado del almacn:

Vocupado Alm. =75% x Valmacen

Vocupado Alm.= 0,75 x 509,6196

Vocupado Alm.= 382,2147


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. Vol. total de cajas = vol. ocupado del almacn

# botes =oupadolm

1ote

# botes =

# botes = 337944

. Nmero de cajas en el almacn:

Numero de botes en una caja = 24

#cajas=

#cajas=

#cajas=14081

b) Cuntos litros y cuntos galones de aceite hay en el almacn?

Numero de bote o galones:

# botes =

oupadolm

1ote

# botes =

# botes = 337944

Hay 33794 galones o botes

. Volumen de aceite ocupado en un bote:

Donde:

V1bote = 0,00131 m390% x V1bote=0,001179 m

3

. Volumen total de aceite:

Vtot acei.= # galones x Vacei.1 galn

Vtot acei.= 33794 x 0,001179 m3

Vtot acei = 39,843126 m3


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39,843126m3X de aceite

9) El patio de almacenamiento de un ingenio azucarero tiene las siguientes dimensiones:131,23 ft de largo y 1181,10 pulgadas de ancho; mientras que su capacidad dealmacenamiento es de 25 toneladas de caa/da, 7 das a la semana.

Al procesar la caa se obtiene la melaza como un subproducto. Se reporta como datotcnico que por cada tonelada de caa se obtienen 23,78 kg de melaza (densidad =1,44kg/l). La melaza se enva a tanques de almacenamiento con una capacidad de 254550 galones. Determine:

a) rea del patio de almacenamiento

b) Volumen de melaza obtenida si se procesara toda la materia prima de un mes.

c) Cuntos tanques se requieren para almacenar el subproducto al procesar toda lamateria prima en un ao?

d) En el ingenio se utilizan tres evaporadores, el ltimo de ellos debe funcionar en unrango de temperatura que va de 134,60F a 138,20F. Si se reporta que latemperatura de funcionamiento es de 318C, indique si el equipo est operandocorrectamente; en caso contrario, Qu hara para solucionar el problema?

a)

Haciendo las conversiones:

mft

mxft 9,39

1

3048,023,131

min

mxin 9,29

1

0254,01,1181

Areapatio= b x h = 39,9m x 29,9m = 1193,1 m2

131,23 ft

1181,1 in


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b) Volumen de melaza obtenida si se procesara toda la materia prima de un mes.

Capacidad 25 toneladas/da, 7 das a la semana

mes

t

mes

semanasx

semana

diasx

dia

t700

1

4

1

725

Aplicando:

1 ton (caa) ------------ 23,78 kg de melaza

t

tkgxx

1

70078,23

700 ton (caa) ------------- x

Por lo tanto:

X = 16646 kg de melaza

c) Cuntos tanques se requieren para almacenar el subproducto al procesar todala materia prima en un ao?

Del ejercicio anterior: 16646 kg de melaza x 12 = 199752 kg/ao

Datos: densidad = 1,44kg/l

Capacidad del tanque =

De la densidad:1,44kg ----------- 1l 1 tanque -------------977472 l

199752kg-----------V x ----------------- 138716,67

X = 0,141 tanques

d) En el ingenio se utilizan tres evaporadores, el ltimo de ellos debe funcionar enun rango de temperatura que va de 134,60F a 138,20F. Si se reporta que latemperatura de funcionamiento es de 318C, indique si el equipo est operandocorrectamente; en caso contrario, Qu hara para solucionar el problema?

Convirtiendo las temperaturas:

CFFC 579

5)326,134(

9

5)32(1

CFFC 599

5)322,138(

9

5)32(2

El equipo no seencuentra operandocorrectamente


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11. Con base en el plan de produccin siguiente, conteste lo que se pide:

Para calcular la cantidad de producto terminado se considera que se obtiene un 65% de

aprovechamiento respecto a la cantidad inicial de materia prima utilizada. La temperaturadel proceso es de 110C. Considere que la densidad de agua = 1g/mL.a) Producto elaborado en gal/hora de pia y durazno.b) Producto elaborado en kg/ao de pia y durazno.c) Cantidad de envases utilizados anualmente en ambos procesos. En el caso de la

pulpa de durazno efecte su clculo considerando el contenido en d) Producto elaborado con base en el proceso en unidades del sistema fps.e) Si en el proceso de fabricacin de pulpa de durazno se consumen 25 000L/hora de

agua; Cuntos metros cbicos de agua se consumen anualmente y cul es sucosto si el metro cbico de agua cuesta $3,00?

SOLUCIN

a) Producto elaborado en gal/hora de pia y durazno.

Pia:

Durazno:

b) Producto elaborado en kg/ao de pia y durazno.

Pia:

producto Consumo demateria prima

Funcionamiento Envases utilizados

Pulpa de pia= 1,7g/ml

3 toneladas/hora 95das/ao2 turnos de 8

horas/da

Recipiente de vidrio de kgllenos al 92% peso

Pulpa dedurazno= 1,8

g/900 lb/hora 47 das/ao

1 turno de 8horas/da

Recipientes llenos al 92%peso dimetro =2,76

pulgadas y altura =0,39ft


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Durazno:

c) Cantidad de envases:

Pia:

Durazno:

Recipiente dedietro

Volumen del recipiente =

d) Sistema fps(sistema ingles):

Pia

Durazno

e) Consumo de agua:

12. En una industria productora de crema facial lquida se procesan 2 375lb/hora deproducto con una densidad de 1,144 g/Con base en estos datos determine:

a) Cuntos galones se procesaran al ao considerando 1 turno de 8 horas y 1 turno de

6 horas por da 300 das laborales al ao?


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b) cuntas botellas se requieren anualmente si cada recipiente tiene un volumen de 485mL y se llenan al 95% de su capacidad?

c) La industria tiene una requisicin de 775 320 botellas para entregar en un mes.lograra esta produccin? Considere que la industria trabaja 25 das al mes. En casocontrario, Qu hara usted para cumplir con lo solicitado por los clientes?

Solucin:

+ = 1dia 300 = 1 ao

a) Galones por ao

2375

245,450 b) Botellas necesarias anuales

Capacidad de la botella

c) requisicin de 775 320 botellas para entregar en un mes.

245,450

Notamos que la produccin no es suficiente para la requisicin. La solucin es aumentarel segundo turno a 8 horas y disminuir a 24 das al mes.

13. Determine cul ser el costo de preparar las siguientes soluciones de azcar y agua:

a) 800 g de una solucin al 20% peso de azcar.b) Si se dispone de 550g de azcar para obtener una solucin al 35% peso de azcar.c) Si se dispone de 950g de agua para preparar una solucin al 15% peso de azcar.

Nota: considere que 1kg de azcar cuesta $4,85 y que 1,5L de agua cueste$8,00(densidad de agua = 0,9986 g/.Solucin:

a) Masa de una sustancia = masa total


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Masa de azcar = 0,8kg

Masa de agua = 0,64kg

0,9986

0,64kg

Costo: 0,16kg

Costo total = $ 4,2

b) 550g azcar = masa total Masa total = 0,55kg kg Agua 1,021kg

0,55kg 1,0224L

Costo total = $ 8,12

c) 0,95kgasatota Masa total = 0,95kg azcar =0,512kg

Agua 0,95kg 0,512kg 0,951L

Costo total = $ 7,55

14. La composicin porcentual de un fertilizante para planta de ornato es:

a) qu cantidad de fertilizante podra prepararse con 200kg de sulfato de amonio?b) Qu cantidades se requieren de los otros materiales?c) Si la tercera parte de esta produccin se va a envasar en presentaciones de sobres

de 150g cada uno y el resto en presentacin de bolsas de 750g, Cuntos sobres ycuantas bolsas se requieren para tal operacin?

Solucin

xido de fsforo () 14,3% peso

Sulfato de amonio () 78,0% peso

Cloruro de potasio (KCl) 5,5% peso

Humedad () El resto


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a) Masa de una sustancia = masa total

b) Cantidad de cada compuesto:xido de fsforo () Sulfato de amonio () m = 200kgCloruro de potasio (KCl) Humedad ()

c) Cantidad de bolsas y sobres:

1 sobre 150g

170,94kg 1 bolsa 750gSobres

Bolsas

15. Una industria desea fabricar 8 500 jabones de 150g cada uno; la composicin y sucosto es el siguiente:

a) Qu cantidades de cada ingrediente se requiere para la fabricacin de un jabn?b) Cunto se requiere de cada ingrediente para satisfacer la produccin total de

jabones (exprese sus resultados en kg)?c) Segn su costo de las materias primas, en cunto sale la produccin de cada

jabn?

Compuesto Composicin Costo

Aceite de coco 80% peso $ 20,55/kg

Emolientes 15% peso $ 10,00/100g

Perfume 3% peso $ 14,50/100g

Colorante 2% peso $ 3,30/100g


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d) Si el fabricante tiene que pagar $ 0,05 por cada envoltura, de mano de obra 8% delcosto del jabn y por servicios otro 7%, Cul ser el costo global de estaproduccin?

e) Si el precio de venta de cada jabn es de $ 8,40, indique si es competitivo o no. Sieste se vende al mismo costo, Cunto se gana en trminos de porcentaje?

f) Qu hara usted como administrador industrial para lograr que su producto seams competitivo que los dems?

Solucin

a) Cantidades para un jabn:

Aceite de coco

Emolientes

Perfume Colorante

b) Cantidades en la produccin total:

Aceite de coco Emolientes Perfume Colorante c) Costo de un jabn:

Aceite de coco

Emolientes Perfume Colorante

d) Costo global de la produccin:

16. La leche fresca tiene la siguiente composicin porcentual:


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La densidad de la leche es de 1,2kg/L. en el proceso de industrializacin de la leche, estase somete a un descremado total, el producto que se obtiene de dicho proceso seconcentra para obtener leche con 27% en peso slidos. Posteriormente, se elimina el aguahasta que el producto contenga 3% peso de humedad.El producto se envasa en recipientes de 450g.Para una alimentacin de 4 500L/h de leche. Determine:

a) Cuntos envases se requieren para un turno de trabajo de 8 horas diarias?b) Qu cantidad de una mezcla de helado se fabricara en un mes (considere que un

mes tiene 28 das laborales), si el helado comercial contiene los siguientesporcentajes?

c) Cuntos se agregara de cada uno de los componentes para obtener la mezcladeseada?

17. Las plantas procesadoras de ganado tienen una capacidad instalada de sacrificio de385 467 cabezas de ganado, de las cuales el 4,7% corresponde a ganado porcino. Cadacabeza de ganado porcino beneficiada pesa aproximadamente 74kg y de esta se destinaen promedio 45% a la produccin de jamn. Determine:

a) Cunto jamn se producir de la industrializacin y que cantidad de materiasprimas se requieren de curantes y otros materiales, considerando que por cadakilogramo de jamn se requiere las siguientes cantidades?

Sal comn 0,013kg

Azcar 0,001kg

Protena de soya 0,020kg

Cura premier 0,080kg

Agua 87,3% peso

Grasa 3,7% peso

Protenas 3,5% peso

Carbohidratos y minerales 5,5% peso


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Glutamato monosdico 0,002kg

b) Cul es el por ciento del total de condimentos y el de la carne para 1kg de jamn?

Solucin:

4,7%(385 467) = 18 116,949 ganado porcino = 18 116 cabezas de ganado porcino

a) 1kg de jamn= 0,116kg condimentos + 0,88kg carne

b)

18. Una empresa produce pan de caja en dos presentaciones: paquetes chicos con 17rebanadas y paquetes grandes con 27 rebanadas (el peso de cada rebanada es de 25g).

En su formulacin usa las siguientes materiales primas:

Salvado 7,70% peso

Azcar 6,50% peso

Sal 1,75% peso

Harina integral 10,00% peso

Manteca vegetal 1,50% peso

Conservadores 25,75% peso


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En un almacn de la planta productora se tienen solo 750 kg de harina refinada, 500kg deharina integral y 210 kg de azcar. Si se tiene una demanda de 5 000 paquetes chicos y 4800 paquetes grandes, determine:

a) Cul es la cantidad de materia prima faltante que se tendra que comprar paraelaborar el total del producto demandado?

b) cul es la masa de la mezcla obtenida?c) Qu porcentaje de la produccin corresponde a paquetes chicos y cual a paquetes

grandes?d) Si la empresa decide destinar 60% de su produccin a paquetes chicos y el resto a

paquetes grandes, Cuntos paquetes de cada presentacin se produciran?

Resolucin

Paquetes chicos:

Paquetes grandes:

Paquetes chicos

Harina refinada 45,30% peso

Aceite vegetal 1,50% peso


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Paquetes grandes

kg

Almacn:750kg de harina refinada500kg de harina integral210kg de azcar

a) Materias primas faltantes:

b) Masa de la mezcla.

Paquetes pequeos: Paquetes grandes:

c)

d) 60% a paquetes pequeos:


30/62

Paquetes pequeos:

Paquetes grandes:

19. Un pequeo negocio naturista ha logrado comercializar con xito su ensalada Fruti-Light, la cual se prepara de acuerdo a la siguiente composicin (considere que laensalada preparada para una persona pesa en promedio 1,55lb y que diariamente sepreparan alrededor de 55 ensaladas individuales):

fruta % peso Precio promedio de compra

Pera 22 $ 1,20/100g

Meln 10 $ 5,00/kg

Papaya 15 $ 3,00/kg

Manzana 32 $ 6,80/lb

Nuez 3 $ 0,05/g

Yogurt 9 $ 15,00/kg

Miel 7 $ 0,35/10g

Granola 2 $ 18,20/lb

a) Determine la cantidad en kg que se consume de materia prima durante cinco das

de trabajo.b) El dueo del negocio considera que 55 ensaladas al da es una buena venta, pero

por esta venta no tiene utilidades. Tiene dos teoras:I. El precio de venta de $ 20,00 por cada pieza es muy bajo.II. El encargado est robando dinero.

Cul ser la verdadera razn? Fundamente su respuesta con clculos.

Solucin:


31/62

a) b) Costo de una ensalada:

704,154g por una porcin de ensalada:

Eso quiere decir que el encargado est robando las ganancias.

20) En la elaboracin de jalea de fresa, la produccin contempla primero el lavado y eldesinfectado de la fruta, eliminando la corola y la basura que pudiera tener, obtenindose55% en peso de fresa utilizable; posteriormente, se agrega el azcar, la pectina, el acidoctrico y una pisca de sal, se mezcla y se calienta hasta ebullicin con la finalidad deobtener una mezcla espesa y pesada que se vaca en moldes y se refrigera.

Si la composicin en por ciento en peso de la jalea de fresa y el costo de las materiasprimas des el siguiente:


32/62

Ingredientes % peso Costo

Fresa 50,00 $ 5,00/kg

Azcar 40,00 $ 6,50/kg

Acido ctrico 9,80 $ 20,00/100g

Pectina 0,15 $ 10,00/25g

Sal 0,05 $ 0,05/500g

a) Elabore un diagrama de bloques indicando las operaciones unitariasinvolucradas en el proceso.

b) Si se desean fabricar 50 recipientes de jalea de fresa de 450 g cada uno , Qucantidad de cada materia prima se necesita?

m total = 50 x 450 g = 22500 g.Fresa (50%) = (50x22500)/100 = 11250g 11250g ------------- 55%

m ------------- 100%

m= 20454,5g


33/62

. Azcar (40%) = (40x22500)/100 = 9000g

.Acido ctrico (9,8%) = (9,8x22500)/100 = 2205g

. Pectina (0,15%) = (0,15x22500)/100 = 33,75g

. Sal (0,05%) = (0,05x22500)/100 = 11,25g

c) Cul es el costo de cada materia prima y de cada recipiente de jalea de fresa?

Costo de fresa =

Costo de cada recipiente:50

27,615$= $ 12,30

d) Cul es el costo de toda la produccin si consideramos que 40% del costo de lafresa equivale a los costos de produccin?

Costo de produccin = 40%($ 102,27) = $ 40,91

e) Indique que otros costos, a parte de la materia prima, se deben considerar en laproduccin.

Mano de obra Calefaccin, luz y agua de la fabricaAlquiler de localServicios pblicos

21. una fbrica produce refrescos de cola emplea un jarabe concentrado que tiene lasiguiente formulacin:

a) solucin de azcar al 65,78% peso de azcar 1000 kg

b) extracto de cola 8000 g

c) solucin de acido fosfrico que contiene:

Acido fosfrico 1000 g

agua 3000 g


34/62

d) cafena 2000 g

e) color caramenlo 4500 g

el jarabe tiene una densidad 1,5 g/cm3. Para producir el refresco, este jarabe debedisolverse en agua carbonatada; para eso se colocan en cada botella 153,85 cm3 dejarabe, termine:

a) Cul es la composicin porcentual del jarabe concentrado?b) Cul es el costo de preparar la solucin de azcar, si la materia prima (el azcar)

cuesta $ 5,00/kg y el agua cuesta $ 6,00/m3 (la densidad del agua es de 0.998g/mL)?

c) Cul es la composicin porcentual de la solucin del cido fosfrico?d) Si 80% del jarabe se destina al envasado y el resto se almacena en un silo,

Cuntos envases se consumiran?

SOLUCION:

-solucin de azcar1520.22

kg.azcar 1000 kg.agua 520.22 kg

-extracto de cola 8 kg

-solucin de cido fosfrico 4 kg.cido fosfrico 1 kg.agua 3 kg

-cafena 2 kg-color caramelo 4.5 kg

total demasa

1538.72kg

composicin porcentual:

Masa %Peso

solucin de azcar 98.80%

extracto de cola 0.52%

solucin de cidofosfrico

0.26%

cafena 0.13%

color caramelo 0.29%

total 100%

b)

Costos de solucin de azcar:


35/62

Solucin de azcarAzcar 1000 kgAgua 520.22 kg

Solucin de azucar

$azucar total=

Solucin de agua

$agua total=

c)

solucin de cidofosfrico

Peso %Peso

cido fosfrico 1000g 25%

agua 3000g 75%

Total 4000g 100%

d)


36/62

25.- procesamiento de guijos de mandarina:

F=180kg/h 174,6kg/h 143,172kg/h

3%F=5,4kg/h 18%F=31,428kg/h

Recipientes de 500g llenados 50% d guijos y 50% de jarabe.

Cajas contienen 18 frascos

Ingredientes para el jarabe (almibar).

INGREDIENTES %PESO COSTO($)

Azcar refinada 50,00 7,00/kgAgua 24,97 0.80/LGlucosa 20,00 7,61/kgCitrato de sodio 3,00 0,60/kgcido ctrico 2,00 0,50/kgBenzoato de sodio 0,03 0,65/kg

a) Cantidad de materia prima para jarabe:0,5kg x 286=143kg

b) Costo de materia prima para jarabe:- (50% x 0,5kg)x7=$ 1,75- (24,97% x 0,5kg)x0,8=$ 0,9968024- (20% x 0,5kg)x7,61=$ 0,761- (3% x 0,5kg)x0,6=$ 0,009- (2% x 0,5kg)x0,5=$ 0,005

- (0,03% x 0,5kg)x0,65=$ 0,0000975- Sumndolo todo=2,62477774 x 286 = $ 750,69

c) Cantidad de frascos: 143,172kg/h=143172g/h cant. Frascos=143172/500=286,344

Cant. Frascos=286

d) Cajas utilizadas por minuto:

500g

18

frascos


37/62

e) Fruta en mal estado y cascara separada en una hora: 5,4kg/h +31,428kg/h=36,828kg/h

f) Costo de mandarina en una hora de trabajo, siendo el costo $ 2,85/kg

g) Balance total: 180kg/h=5,4kg/h + 31,428kg/h + 143,172kg/h

Aire=620kg/h

27.- O2=130,2 N2=489,8

F=257kg/h

N2=92,52776,06kg/h

CO2=71,96 90%H2O=46,26kg/h 72%CO2=54,68kg/h

O2=41,12

H2O=51,4

Composicin del flujo de alimentacin: composicin de producto:

a) Porcentaje en peso del producto:

N2=(582,32/776,06)x100%=75,03%

CO2=(17,28/776,06)x100%=2,23%

O2=(171,32/776,06)x100%=22,08%

H2O=(5,14/776,06)x100%=0,66%

c)

- Balance parcial

257kg/h=46,26kg/h+210,74kg/h

210,74kg/h=54,68kg/h+156,06kg/h

COMPUESTO % PESON2 36CO2 2802 16H2O 20

COMPUESTOS PESO(kg)N2 582,32CO2 17,2802 171,32H2O 5,14


38/62

156,06kg/h+620kg/h=776,06kg/h

- Balance general:

275kg/h + 620kg/h=46,26kg/h + 54,28kg/h + 776,06kg/h

28-

200 T/ao

TIPO DEPRODUCTO

%PESO

PESOUNITARIO(g)

PESO/PAQUETE(kg)

T/A O PIEZAS/PAQUETE

Salchichatipo viena

48 50 1,00 96 20

Salchichn 12 125 1,25 24 10

SalchichatipoFrankfort

10 80 1,6 20 20

Salchichacoctel

30 15 0,75 60 50

a)- 96 T/AO=96000 Kg/AO96000 x 1=96000 paquetes- 24000 x 1,25= 19200- 20000 x 1,6= 12500- 60000 x 0,75= 80000

b) 30% x 96= 28,8 T/AOc) 30% x 96000=28800 paquetesd) Viena 96000 + 28800= 124800

- Viena: %

- Salchichn:

- Frankfort:

- coctel:

29-

FRUTA %PESO COSTO($)Durazno 30,00 20,00/Kg

Pera 30,00 12,00/KgPia 20,00 3,50/Kg


39/62

Albaricoque 15,00 9,00/KgUva sin semilla 2,50 21,00/KgCerezas 2,50 30,00/250g

Se utiliza 90% de cada lata 70% de fruta mezclada por lata

100% 850g 100% 765

90% x=765g 70% y=535,5g

a)

b)

c)

850g


40/62

CAPITULO 4

Realice la siguiente lectura y con base en esta conteste lo que se le pide:

Una muestra de gas natural fluye 500 lb/y 250, y se analiza para conocer sucomposicin .A partir del anlisis se calcula la cantidad de cada compuesto: CH4=100 lb,C2H6=240 lb, C3H8=15 lb, H2=50 lb. El gas natural se hace pasar a travs de unabsorbedor, donde se elimina 88% en volumen de propano (C3H8).

SOLUCION:

88%x6810g de C3H8=5992,8g de C3H8

1) La composicin de la mezcla gaseosa a la salida del absorbedor, en por ciento envolumen.

2. El peso molecular promedio a la entrada del absorbedor.

SUSTANCIA MASA(g)

CH4 45400

C2H6 108960

C3H8 6810

H2 22700

Total 183870

SUSTANCIA MASA(g)

CH4 45400C2H6 108960

C3H8 817,2

H2 22700

Total 177877,2

SUSTANCIA MASA(G) PM

()N=

XI=

%VOLUMEN= XIX 100%

CH4 45400 16 2837,5 0,159 15,9%

C2H6 108960 30 3632,00 0,204 20,4%

C3H8 817,2 44 18,57 0,001 0,1%

H2 22700 2 11350,00 0,636 63,6%

Total 177877,2 17838,07 1 100%

ABSORBEDOR

ENTRADA

SALIDA 2

SALIDA 1


41/62

El peso molecular promedio de la entrada del absorbedor es: 10,2 g/mol

3. La cantidad en gramos, separada de propano en el absorbedor.

88% x 6810g de C3H8= 5992,8g de C3H8

4. Las presiones y los volmenes parciales a la salida del absorbedor (considereCNTP).

DATO: En condiciones normales:

T=273K, P= 1atm

V=

=

= 399323,035

SUSTANCIA MASA

(G)

PM

()N=

XI=

PMPROM= (XI X PM)

CH4 45400 16 2837,5 0,16 2,56

C2H6 108960 30 3632,00 0,20 6

C3H8 6810 44 154,77 0,0086 0,38

H2 22700 2 11350,00 0,63 1,26

Total 183870 17974,27 1 10,2

SUSTANCIA MASA(G) PM

()N=

XI=

P = 1ATM

PI= (XIX P)

V= 399323,035 VI=(XIX V)

CH4 45400 16 2837,5 0,159 0,159 63492,363

C2H6 108960 30 3632,00 0,204 0,204 81461,899

C3H8 817,2 44 18,57 0,001 0,001 399,323

H2 22700 2 11350,00 0,636 0,636 253969,450

SALIDA 1


42/62

5. La densidad de la mezcla gaseosa a la entrada y la salida del absorbedor.

ENTRADA DEL ABSORBEDOR:

V=

=

= 17084,55 = =

=10,76 g

SALIDA DEL ABSORBEDOR:

V=

=

= 399323,035 = =

=0,445

6. Una tubera que lleva 3000 L/min a 10 atm y 170de una mezcla de CO ,CO2,N2 y O2con la siguiente composicin en por ciento en peso : 35% CO, 25% N2 , 10% CO2 , y el

resto O2, se mezcla con otra lnea de aire (21% mol de O2 y 79% mol de N2) la cualconduce 1800 L/min a 30y 7 atm , se requiere saber cual es el por ciento en volumen delCO en la tubera que lleva la mezcla resultante.

TUBERA 1:

- Flujo: 3000 L/min

- P= 10 atm

- T= 170C + 273 = 443 K

COMPOSICIN: EN PESO:

- 35% CO

- 25% N2

- 10% CO2

- 30% O2

LNEA 1:

Flujo: 1800 L/min

Total 177877,2 17838,07 1 1 399323,035


43/62

P= 7 atm

T= 30 + 273= 303 K

COMPOSICIN:

21% mol de O279% mol de N2

CUAL ES EL POR CIENTO EN VOLUMEN DEL CO EN LA TUBERA QUE LLEVA LAMEZCLA RESULTANTE?

Respuesta:

Tubera 1:

nTOTAL= = 825.85 mol

%Peso: BASE 100 g

mCO= 35 g; nCO= 35 gx = 1.25 mol

mN2= 25 g; nN2= 25 gx = 0.89 mol

mCO2= 10 g; nCO2= 10 gx = 0.23 mol

mO2= 30 g; nO2= 30 gx = 0.94 mol

nTOTAL= 1.25 + 0.89 + 0.23 + 0.94 = 3.31

Entonces: ni= Xi*nTOTAL

nCO=x 825.85 mol= 311.88 mol

nN2=x 825.85 mol= 222.06 mol

nCO2=x 825.85 mol= 57.38 mol

nO2=

x 825.85 mol= 234.53 mol

Lnea 1:

nTOTAL= = 507.12 mol

nN2= 0.79x507.12=400.62 mol

nO2= 0.21x507.12=106.5 mol

Mezcla Lnea 1:

nCO= 311.88 molnN2= 222.06 + 400.62= 622.68 mol


44/62

nCO2= 57.38 mol

nO2= 234,53 + 106,5= 341.03 mol

nTOTAL=1332.97 mol

P= 7 atm

T= 30 + 273= 303 K

VTOTAL=

= 4731,28 L

VCO=XCOx VTOTAL

VCO=

x 4731,28L= 1106,99 L

Por lo tanto:

%VCO= x 100= 23.4%

Realice la lectura siguiente y con base en esta conteste lo que se le pide:

Se tiene dos corrientes de mezclas de gases que se alimentan en un absorbedor, donde sesepara 50% peso del CO2y 25% peso del CO por absorcin. La primera corriente que sealimenta al absorbedor es de 1500 lb/h de una mezcla gaseosa que tiene la siguiente

composicin en por ciento en mol, 15% de CO2, 30% de CO, 20% de N2y el resto de O2; lasegunda lnea que alimenta al absorbedor es de 43 000 L/h de aire con una composicinde 79% mol de N2y 21% mol de O2.

Las condiciones de la primera lnea son: T=140 y P= 27 lb/.Las condiciones de la segunda lnea son: T=37 y P= 80 mmHg.SOLUCION


45/62

T=140=333KP=27

=1,84atm

V=1500L

T=25=

P=1,05 at

T=37=310KP=80mmHg=0,11atm

V=43000L

7. La cantidad de CO2y CO que se eliminan en el absorbedor en kg/h.

SUSTANCIA %MOL PMI() XI = (

)

PMPROM=(XIXPMI)

()NI =XI X NT

NT =21395,867

(MOL)

MI= NIX PMI()

CO2 15 44 0,15 6,6 3209,38005 141212,722CO 30 28 0,30 8,4 6418,7601 179725,2828N2 20 28 0,20 5,6 4279,1734 119816,8552O2 35 32 0,35 11,2 7488,55345 239633,7104TOTAL 100 1 31,8 21395,867 680388,57

mT= 1500 lb = 680388,556 g

SUSTANCIA %PESO

CO2 15

CO 30

N2 20

O2 35

TOTAL 100

SUSTANCIA %PESO

CO2 50

CO 25

SUSTANCIA %MOL

N2 79

O2 21

TOTAL 100

ABSORBEDOR

ENTRADA 1

ENTRADA 2

SALIDA


46/62

nT=

pom=

21395,867 mol

DATOS:

%peso=

Despejando:

Ahora utilizamos esta frmula: mi =

Para el: O2=141212,722g

Hallando la cantidad de CO2que se separa de la mezcla:

m1=

m1=

m1=7060636,1g = 7060,6361 kg

Para el: CO=179725,2828g

Hallando la cantidad de CO que se separa de la mezcla:

m2=

m2=

m2 = 4493132,07g = 4493,13207 kg

8. El peso molecular promedio de la mezcla gaseosa a la entrada de cada lnea.

(La eleccin de una base de clculo para la masa mT=100g es arbitraria, ya que puede

utilizarse cualquier otra masa).

SUSTANCIA %PESO

CO2 50

CO 25


47/62

ENTRADA 1

SUSTANCIA %MOLPMi

() Xi = (

)PMprom=(Xi X PMi)

()CO2 15 44 0,15 6,6

CO 30 28 0,30 8,4

N2 20 28 0,20 5,6

O2 35 32 0,35 11,2

TOTAL 100 1 31,8

ENTRADA 2

n2==

=186,07 mol

9. El peso molecular promedio de la mezcla a la salida del absorbedor.

SALIDA

SUSTANCIA %molni=(

)xn2

n2= 186,07 mol

PMi

() m = (nix PMi) Xi = (

)PMprom=(Xi X

PMi)

()N2 79 146,995 28 4115,86 0,79 22,12

O2 21 39,07 32 1250,24 0,21 6,72

TOTAL 100 186.07 5366,1 1 28,84

SUSTANCIAN

(E1+E2-S1)

PMI

()

M = (N XPMI)

()XI=

PMPROM= (XI X PMI)

CO2 5,56 44 244,64 0,02 0,88

CO 25,02 28 700,56 0,09 2,52

N2 169,235 28 4738,58 0,62 17,36

O2 73,44 32 2350,08 0,27 8,64


48/62

10. El volumen a la salida del absorbedor si la mezcla gaseosa tiene una temperatura de25y una presin de 1,05 atm.

Datos:

T=25 = 298KP=1,05atm

SALIDA

V2=

=

= 6359,29L

11. La densidad del gas a la salida del absorbedor.SALIDA

= = = 1,2633 g/l

12) Las presiones y los volmenes parciales a la salida del absorbedor

Salida:

Realice la lectura siguiente y con base a esta conteste lo que se pide:

En una planta conservadora de alimentos, accidentalmente se mezclaron 3 lb de CO2conaire; si la presin del CO2es de 18 lb/in

2y al mezclarse con el aire la presin es de 1,8 atmy se encuentran contenidos en un recipiente de 0,5 ft3.

TOTAL 273,255 8033,86 1 29,4

tii PxXP

atmatmxPCO

atmatmxPCO

i

i

0945,005,109,0

021,005,102,02

tii VxXV

llxVCO

llxVCO

i

i

34.57229,635909,0

19,12729,635902,02


49/62

De la relacin:

molatm

atmxmolnt 35,46

2,1

8,19,30

13) La cantidad de aire que entr al sistema

14) La temperatura de la mezcla

T = 6,73K

15) Las presiones parciales de cada componente de la mezcla final

Sustancia Ptotal Xi=ni/nt Pparcial

CO2 1,8atm 0,67 1,206

N2 1,8atm 0,26 0,468

O2 1,8atm 0,07 0,126

Presin = 1,8atm

Volumen = 0,5ft3 = 14,2l

CO2

M=3lb=1360,8g

P=1,2atm

N= 30,9mol

Aire

N2 = 79%

O2= 21%


50/62

16) El peso molecular promedio de la mezcla

17) La densidad de la mezcla

Realice la lectura siguiente y con base en esta conteste lo que se le pide:

En una planta de acondicionamiento de gas, un flujo de gas contiene 18% mol de y82% mol de ; el flujo se alimenta a un absorbedor a una velocidad de 24,8 kg/min ,donde se separa la mayor parte del El gas que sale del absorbedor contiene 91 % molde metano.

sustancia Xi=ni/nt PM Xi x PM

CO2 0,67 44 29,48

N2 0,26 28 7,28

O2 0,07 32 2,24

PPM 39

Absorbedor

18 % mol 82 % mol

9 % mol

91 % mol

(18k)

(82k)

K=11,787

100k =1178,7 ----moles totales

=966,8 mol

BASE = 24800g V= 24,8 kg/min


51/62

Determine:

18) La composicin en por ciento en peso de la alimentacin.

19) La cantidad de absorbida.

20) Las presiones parciales al a salida del absorbedor, si la presin de lamezcla es de 4 atm.

()


52/62

21) Se desea preparar una mezcla gaseosa con 20% mol de y 80% mol de .untanque de gas de 50 L de capacidad vaco se llena a una temperatura de 298 K con el

hasta que la presin llega a 2 atm, se pesa y se le agrega hasta obtener lacomposicin deseada. Establezca:

a) El peso del que permite tener la composicin deseada en la mezcla.

b) La presin total de la mezcla final.

(20%)(80%)

V= 50 L

T=298k

P = 2 atm

PV = RTN

=


53/62

22. Los gases de una mezcla salen a un flujo de 10 m3/h, a 7 kg/cm2y a 285C. Lacomposicin en por ciento en volumen de los gases es: CO275 %, CO 5 %, SO28 %, aire12 %; dicha mezcla pasa por un absorbedor de CO2, donde se absorbe 97 % mol de CO2.

Determine:

a) La cantidad de CO2que se absorbe en gramos.b) La composicin de la mezcla a la salida del absorbedor en por ciento en peso.c) El peso molecular promedio a la salida del absorbedor.

Solucin:

Recordemos:

Suponiendo 10 moles (inicio)

Sustancias % mol Mol=

Xi =ni/nTCO

2 75 7,5 0,75

CO 5 0,5 0,05

SO2 8 0,8 0,08

Aire 12 1,2 0,12

(Final)

a) Absorbe CO2 7, 275 mol =

m= 320,1 gb) La composicin de la mezcla a la salida en por ciento en peso es la siguiente :

Sustancias ni xi nF=xi. nT

CO2 0.225 0.08 0.12

CO 0.5 0.18 0.27

SO2 0.8 0.29 0.44

Aire 1.2 0.44 0.66

Suma 2.725 1 1.488

ABSORBEDORCO275 % mol

CO5 % mol

SO28 % mol

Aire12% mol

% volumen = % mol = % presin = X1x 100%

V = 10 m3/h (En 1 hora se

produce 10 m310L)

P = 7 kg/ cm2 6, 8 atm

nT=

nT= 1,488 mol

Absorbe el 97 % mol delCO27,5 (0,97)= 7, 275 mol,entonces para mezcla de

salida tiene 0,225 moles.


54/62

C). El peso molecular promedio a la salida del absorbedor es 39.836 g/mol

23).Una Mezcla de gases de 15% peso de CH4, 30% peso de CO2, 35% peso de H2O, 5%peso de O2y 15% peso de N2 se encuentran a 8 kg / cm

2y a 70 C, con un volumen de

500 L.

Determine:

a). Las presiones parciales en la mezcla en lb/in2.

b). La composicin en por ciento en mol de la mezcla.

c). Las cantidades de masa de cada componente de lb.

Solucin:

Suponiendo 100 g (inicio)

sustancia %peso m PM ni xi

CH4 15 15 16 0.94 0.22

CO2 30 30 44 0.68 0.16

Sustancias nF=xi. nT PM mi =n . PM P%CO2 0.12 44 5.28 8.79%CO 0.27 28 7.56 12.58%SO2 0.44 64 28.16 46.88%Aire 0.66 28.9 19.07 31.75%Suma total 60.074 100%

Sustancias xi PM xi.PMCO2 0.08 44 3.52

CO 0.18 28 5.04

SO2 0.29 64 18.56

Aire 0.44 28.9 12.716

= 39.836

15 % peso de CH4

30% peso de CO2

35 % peso de H2O

5% peso de O2

15 % peso de N2

P= 8 kg / cm2 77,37atm

T = 70C 343 K

V= 500 L

nT=

=1 375,42mol


55/62

H2O 35 35 18 1.94 0.46

O2 5 5 32 0.16 0.04

N2 15 15 28 0.54 0.13

a). Las presiones parciales de la mezcla en lb/in2es:

Sabemos que la Presin total es 8 kg/cm2

xi Pi= xi. PT (kg/cm2) lb/in2

0.22 1.76 25.04

0.16 1.28 18.21

0.46 3.66 51.94

0.04 0.29 4.170.13 1.01 14.31

b). la composicin en por ciento en mol de la mezcla es:

sustancia xi ni % mol

CH4 0.22 302.99 22%

CO2 0.16 220.36 16%

H2O 0.46 628.43 46%

O2 0.04 50.50 4%N2 0.13 173.14 13%

c) La cantidad de masa en lb es:

24. En la produccin del carbn activado empleado para la absorcin se queman cascarasde coco y se tratan con vapor recalentado, los gases resultantes en el proceso salenmezclados con vapor de agua. En una planta que emplea este proceso, el gas producidoes de 1000ft3/h a 850F y 15 lb/in2de presin absoluta y con el siguiente anlisisvolumtrico: N210%, CO25%, H2O 15%, H220%, NH320%, CO 25% Y C2H45%.

Posteriormente, los gases se enfran a 150F en un cambiador de calor. El resultado de

sustancia ni PM M lb

CH4 302.99 16 4847.9 10.7CO2 220.36 44 9695.8 21.4

H2O 628.43 18 11311.7 24.9

O2 50.50 32 1616.0 3.6N2 173.14 28 4847.9 10.7


56/62

este proceso es la separacin de 90% de agua por condensacin; luego, la mezclagaseosa para por un absorbedor, donde se separa 97% del NH3.

Determine:

a). El peso molecular promedio de la mezcla original.

b). El peso de agua condensada en el cambiador de calor.

c). La composicin de los gases a la salida del absorbedor.

SOLUCION:

SUSTANCIA % ni Xi PM

N2 10% 48476.5 0.1 28

CO2 5% 24238.3 0.05 44

H2O 15% 72714.8 0.15 18

H2 20% 96953.1 0.2 2

NH3 20% 96953.1 0.2 17

CO 25% 121191.4 0.25 28

CAMBIADOR DE

CALOR

ABSORBEDOR

90% H O 97% NH

V= 100 000ft 2 831 600 L

T= 850F 727,44 K

P = 15 lb/in2 10,212atm

N210% V

CO25% V

H2O 15% V

H220% V

NH320% V

CO 25% V

C2H45% V

nT= = 484 765,47mol

% volumen = % mol


57/62

C2H4 5% 24238.3 0.05 28

a). el peso molecular promedio de la mezcla original es:

=

= 19.9

Extraemos el 90% de H2O y el 97 % de NH3.

SUSTANCIA ni Xi

N2 48476.5 0.15

CO2 24238.3 0.07

H2O 7271.5 0.02

H2 96953.1 0.30

NH3 2908.6 0.01

CO 121191.4 0.37

C2H4 24238.3 0.07

b). el peso del agua es:

7271,5 mol =

m= 130886.7 g

c). La composicin de los gases a la salida de absorbedor es:

% Gases

14.9%7.5%2.2%29.8%0.9%37.3%7.5%

25. Un horno de coque produce 1 000 000 ft

3

/h de un gas que tiene la siguientecomposicin en por ciento en volumen: C6H68%, C3H85%, CH440%, CO 7%, H235% y elresto es de CO2. El gas sale del horno a 20 lb/in

2y 740F. Despus del enfriamiento a100F, el benceno y el tolueno se elimina en un 85 % peso por absorcin.

Determine:

a). El peso molecular promedio de la mezcla a la salida del horno y del absorbedor.

b). La masa del gas a la salida del horno.

c). La composicin a la salida de la torre de absorcin en por ciento en peso.

d). La masa de benceno y tolueno separado en lb.


58/62

SOLUCION:

A la salida del horno total de moles es 484 765,47moles

SUSTANCIA % ni Xi PM

C6H6 8 38781.24 0.08 78

C3H8 5 24238.27 0.05 44CH4 40 193906.19 0.4 16

CO 7 33933.58 0.07 28

H2 35 169667.91 0.35 2

CO2 5 24238.27 0.05 44

A la salida del absorbedor.

ni Xi PM masa Menos el85% en peso ni xi

HORNO ABSORBEDOR

85%PESO

V= 100 000 ft 28 316 000 L

T= 740F 666, 48K

P = 20 lb/in2 13, 62 atm

C6H68% V

C3H85% V

CH440% V

CO 7% V

H235% V

CO25% V

nT=

= 484 765,47mol

% volumen = % mol

Benceno

Tolueno


59/62

38781.24 0.08 783024936.53

453740.48 5817.19 0.01

24238.27 0.05 441066484.03

159972.61 3635.74 0.01

193906.19 0.4 163102499.01

3102499.01 193906.19 0.45

33933.58 0.07 28950140.32

950140.32 33933.58 0.08

169667.91 0.35 2339335.83

339335.83 169667.91 0.39

24238.27 0.05 441066484.03

1066484.03 24238.27 0.06

9549879.766072172.28

431198.89

a). El peso molecular promedio de la mezcla a la salida del horno es:

= = 19.7y el peso molecular promedio a la salida del absorbedor es:

= = 14.08

b). La masa del gas a la salida del horno es 9549879.76 g.

c). La composicin a la salida de la torre de absorcin en por ciento en peso es

masa%

peso453740.48 7.47%

159972.61 2.63%

3102499.01 51.09%950140.32 15.65%

339335.83 5.59%

1066484.03 17.56%

453740.48 7.47%

6072172.28

d). La masa de benceno y tolueno separado en lb es:

m inicio m separada(85%) lb3024936.53 2571196.05 5663.43


60/62

1066484.03 906511.43 1996.72

28. Una mezcla que contiene 20% mol de CO, 30% mol de CO2, 40% mol de N2y 10% molde O2, se encuentra a 600R y 30 lb/ln

2en un recipiente de 1 ft3; sta se pasa a travs de

un tanque donde se elimina 85% de CO2, saliendo la mezcla a un atm y 25C.

ENTRADASALIDA

SUSTANCIA %MOL

CO 20

CO2 30

N2 40

O2 10

TOTAL 100

Determine:a) Cul es el peso molecular promedio de la mezcla al inicio y al final del proceso?

INICIO:

SUSTANCIA %MOLPMi

() Xi = (

)PMprom=(Xi X PMi)

()CO 20 28 0,20 5,6

CO2 30 44 0,30 13,2

N2 40 28 0,40 11,2

O2 10 32 0,10 3,2

TOTAL 100 1 33,2

TRANSFORMANDO DATOS:

1 0,02832

30

=30x(14,696 atm)at

SUSTANCIA

CO

CO2

N2O2

TOTAL

MEZCLADOR

ELIMINA:

85% X CO2


61/62

C=

C=

C=60,222

K=C+273

K= 333,222

AHORA OBTENEMOS LOS NUMEROS DE MOLES

n2= =

= 0,4569 mol

SUSTANCIAPMi

() %MOLni=(

) x n2

n2 = 0,4569 mol

mi= nix PMi

()CO 28 20 0,09138 2,55864

CO2 44 30 0,13707 6,03108

N2 28 40 0,18276 5,11728

O2 32 10 0,04569 1,46208TOTAL 100 0,4569 15,16908

SALIDA:

SUSTANCIA MASA(g)PM

()n=

Xi=

PMprom=(Xi XPMi)

()CO 2,55864 28 0,09138 0,2684 7,5152

CO2 0,90466 44 0,02056 0,0604 2,6576

N2 5,11728 28 0,18276 0,5369 15,0332

O2 1,46208 32 0,0457 0,1343 4,2976

TOTAL 2,55864 0,3404 1 29,5036


62/62

b) Cul es la presin parcial de cada componente a la salida?

SUSTANCIA MASA(g) n= Xi=

P= 1atm

Pi=(Xi X P)

()CO 2,55864 0,09138 0,2684 0,2684

CO2 0,90466 0,02056 0,0604 0,0604

N2 5,11728 0,18276 0,5369 0,5369

O2 1,46208 0,0457 0,1343 0,1343

TOTAL 2,55864 0,3404 1 1

c) La densidad de la mezcla a la entrada y a la salida del absorbedor.

DENSIDAD DE LA ENTRADA

= =15,16908

=535,6314 g/l

Aplicamos para la salida:

P X V=R X T X n1atm x V = 0,082 X (298K) X (0,3404mol)V= 8,3180

DENSIDAD DE LA SALIDA

=

2,55864

8,3180

=0,3076 g/l

operación de procesos imdustriales

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