Proteinas y enzimas

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNADNombre escuela: ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGICAS E INGENIERIASNombre programa: INGENIERIA DE ALIMENTOS

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MOMENTO INICIAL:

Aplicación de Balances de Materia y energía

TRANSFERENCIA DE MASA

211612A_220

PRESENTADO POR:

Gina Alejandra Reyes Lizarazo

CODIGO: 1’013.645.569

GRUPO: 13

TUTORA:

Carlos Germán Pastrana Bonilla

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA (UNAD)ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA

PROGRAMA INGENIERIA DE ALIMENTOS


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INTRODUCCIÓN:

En el presente trabajo se exponen la solución de problemas a base de los temas vistos en balance de materia y termodinámica, asiendo evidencia de los conocimientos aplicados en la carrera de ingeniería de alimentos.

Entre estos temas se destaca el balance de materia por operaciones de separación en el que: “Asiduamente se presenta esta clase de balances, en la industria de alimentos. Donde en los muchos procesos se parte de una materia prima o insumo completo, como es el caso de los cereales, de las frutas y de animales en pie. Se considera al insumo como un todo que tiene una composición definida, obtenida después de innumerables pruebas o ensayos. Este todo es igual a la suma de la partes y generalmente las partes se expresan como porcentaje del todo y siempre la sumatoria de los porcentajes debe ser igual a un ciento por ciento (100%). Cada parte es igual al todo multiplicado por el respectivo porcentaje de participación. Llamada al insumo A y sus partes B,C ,D ,E….I se comprueba que A=B+C+D+…..I ó lo que es igual A = ƩAi .Siendo Así cada parte en particular A la vez si llamamos b.c.d.e…i, al porcentaje de cada parte se cumple:B= A*b , C= A*c, D=A*d ….. I= A*i, llegando a A=B+C+D+…..I = A(b+c+d+…i), como la suma de los porcentajes debe ser igual a 1 se comprueba A= A*1= A”

Todo esto aplicado a la resolución de problemas de producción de harina de pescado.

En el caso de los temas de termodinámica, se recuerda la primera ley de la termodinámica en el cual se ha comprobado experimentalmente que en todo proceso cíclico, independiente de los procesos intermedios, el calor total intercambiado es igual al trabajo neto producido y así mismo la aplicación de las integrales cíclicas a estas variables, representa la sumatoria de todas las cantidades de calor o trabajo involucrados en la secuencia de procesos intermedios que conforman el proceso cíclico”

Cada uno de estos términos, formulas y argumentos fueron aplicados a la resolución de problemas de reconocimiento del presente curso.


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TABLA DE CONTENIDO:

Portada Pág 1Introducción Pág 2Tabla de contenido Pág 3Objetivos Pág 4

1. Problema de Balance de materia

1.1 Enunciado del problema Pág 51.2 Esquema real del sistema Pág 51.3 Suposiciones y aproximaciones Pág 51.4 Leyes utilizadas Pág 51.5 Calculo de propiedades a partir de formulas o tablas Pág 61.6 Calculo de incógnitas Pág 61.7 Análisis de los resultados Pág 6

2. Problema de termodinámica

2.1 Enunciado del problema Pág 72.2 Esquema real del sistema Pág 72.3 Suposiciones y aproximaciones Pág 82.4 Leyes utilizadas Pág 82.5 Calculo de propiedades a partir de formulas o tablas Pág 92.6 Calculo de incógnitas Pág 92.7 Análisis de los resultados Pág 9


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OBJETIVOS:

Reconocer los temas de evaluación de balance de masaCumplir con las especificaciones de reconocimiento de balance de masaRecordar y comprender los temas de balance de materia Revisar los temas y leyes de la termodinámica Reconocer las aplicaciones de los temas de balance de materia y termodinámica en la materia de balance de masa


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1. Problema de balance de materia

1.1. ENUNCIADO DEL PROBLEMA:

Para elaborar harina de pescado, primero se extrae el aceite, dejando una pasta húmeda que contiene 82% de agua en peso. Esta pasta se seca parcialmente para reducir el contenido de humedad hasta 40%, luego de lo cual la pasta se muele. ¿Cuántos kg/h de pasta húmeda se necesitarán para producir 800 kg/h de pasta “seca”?

1.2. ESQUEMA REAL DEL SISTEMA:

B (humedad extraída)

A, Humedad= 82% Humedad= 40% C (harina seca) Solido= 18% Solido= 60%

B (humedad extraída)

Pasta humeda= A Pasta seca (C) = 800kg/h

1.3. SUPOSICIONES Y APROXIMACIONES (CUANDO APLIQUE):

Conversión de porcentajes a unidades estándar Aproximación de valor final de decimales 0,6666667 a 0,7

1.4. LEYES UTILIZADAS:

Ley de conservación de la materia Balances en operación de separación Factor común para solución de ecuaciones en segundo grado


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1.5. CÁLCULO DE PROPIEDADES A PARTIR DE FÓRMULAS O TABLAS (CUANDO APLIQUE):

A = 800 + B B = A – 800 (1) Balance de agua 0,82 (A) = 0,4 (800) + B (2) Remplazamos B con la formula (1) en la ecuación (2)

0,82 (A) = 0,4 (800) + (A – 800)

0,82 (A) = 320 + A – 800

0,82 (A) = - 480 + A (3)

1.6. CÁLCULO DE INCÓGNITAS:

Despejamos por factor común

0,82 (A) – A = -480 A (0,82 – 1) = -480 A = -480 / (0,82 -1)A= 2666,7 kg/h

1.7. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS (VALIDEZ DE LOS RESULTADOS, CONCLUSIONES, ETC.):

0,82 (2666,7) = -480 + 2666,7 (3)2186,7 = 2186,7

Si remplazamos el resultado obtenido en la ecuación (3), podemos observar que los resultados de conservación de la materia se mantienen ya que se conserva la igualdad, y comprueba que el resultado es correcto.


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2. Problema de termodinámica

2.1. ENUNCIADO DEL PROBLEMA:

Explique la diferencia entre la ecuación general siguiente:

m[(ub2 - ua

2)/2 + g(Zb - Za) + Hb – Ha] = Q - Ws y la ecuación simple que a veces se muestra en los libros de texto de termodinámica, ΔE = Q – W. ¿Puede la ecuación más simple provenir de la ya descrita ecuación general?

2.2. ESQUEMA REAL DEL SISTEMA:

Sistemas cerrados

Un sistema cerrado es uno que no tiene intercambio de masa con el resto del universo termodinámico. También es conocido como masa de control. El sistema cerrado puede tener interacciones de trabajo y calor con sus alrededores, así como puede realizar trabajo a través de su frontera. La ecuación general para un sistema cerrado (despreciando energía cinética y potencial y teniendo en cuenta el criterio de signos termodinámico) es:

donde Q es la cantidad total de transferencia de calor hacia o desde el sistema, W es el trabajo total e incluye trabajo eléctrico, mecánico y de frontera; y U es la energía interna del sistema.

Sistemas abiertos

Un sistema abierto es aquel que tiene entrada y/o salida de masa, así como interacciones de trabajo y calor con sus alrededores, también puede realizar trabajo de frontera.

La ecuación general para un sistema abierto en un intervalo de tiempo es:

O igualmente;

http://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_(f%C3%ADsica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Criterio_de_signos_termodin%C3%A1mico


http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Masa_de_control&action=edit&redlink=1


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2.3. LEYES UTILIZADAS:

Primera ley de la termodinámica (cambio de la energía interna del sistema = calor agregado menos el trabajo)

2.4. CÁLCULO DE PROPIEDADES A PARTIR DE FÓRMULAS O TABLAS (CUANDO APLIQUE):

La ecuación general indicada se asemeja a la ecuación del sistema abierto

m[(ub2 - ua

2)/2 + g(Zb - Za) + Hb – Ha] = Q - Ws

m(ub2 - ua

2)/2 + mg Zb - mgZa +mHb – mHa = Q -Ws

m(ub2/2+ g Zb+Hb) – m(-ua

2/2- gZa– Ha) = Q-Ws

-(m(ub2/2+ g Zb+Hb) + m(ua

2/2+ gZa- Ha)) = Q-Ws

∑¿m¿ (h+ 12 v2+gz )∈−∑

out

mout (h+ 12 v2+gz )out=∆Usistema−Q−W

m [(−12 v2b+ 12 v2a)+g (−zb+za)−hb+ha ]=∆Usistema−Q−W

Donde:

In: representa todas las entradas de masa al sistema.

out : representa todas las salidas de masa desde el sistema.

: es la energía por unidad de masa del flujo y comprende

la entalpía, energía potencial y energía cinética:

Si tenemos en cuenta la ley de la conservación de la materia en la que la masa

que entra es la misma que debe salir; (m) sería la misma y los otros términos los

agruparíamos. Y los términos de salida los nombráramos b y los de entrada a.

Quedaría así: m [(−12 v2b+ 12 v2a)+g (−zb+za)−hb+ha ]=∆Usistema−Q−W

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9tica

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_potencial

http://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADa


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Todo esto teniendo en cuenta que la energía del sistema es:

14. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS (VALIDEZ DE LOS RESULTADOS, CONCLUSIONES, ETC.):

Llevando a investigación los temas del ejercicio, se observa que la ecuación más simple, muy bien conocida como la primera ley de la termodinámica no se deriva de la formula general; sino que al contrario la más grande se deriva de la más pequeña debido a que la formula general indicada en el enunciado es muy semejante a la expresión de la energía interna total de un sistema abierto en que la masa está sujeta a cambios según transcurso del tiempo. Así que la diferencia principal entre las dos formulas expuestas; es que la más corta es la expresión de sistemas serrados en el que se expresa que el calor neto transferido menos el trabajo neto producido es igual al cambio en la energía del sistema para todo proceso no cíclico; y la formula mas general expresa la entrada y/o salida de masa, así como interacciones de trabajo y calor con sus alrededores, y que también puede realizar trabajo de frontera.

15. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS (BAJO LA NORMA APA CORRESPONDIENTE)

Campos Vasques Fermin, 2010, Balance de materia, docs beta, recuperado de https://docs.com/H2XC12 feb 2015 a las 01:44., primer principio de la termodinámica, wikipedia la enciclopedia libre, recuperado de http://es.wikipedia.org/wiki/Primer_principio_de_la_termodin%C3%A1mica

http://es.wikipedia.org/wiki/Primer_principio_de_la_termodin%C3%A1mica


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