Unidad 1. Procesos Industriales.ppt

8/16/2019 Unidad 1. Procesos Industriales.ppt

1/72

FUNDAMENTOS DE LOSPROCESOS INDUSTRIALES

Profesor: Alfredo AbelardoCarmona Ruiz

Ineniero en Indus!rias Alimen!ariasala"ra#$%$&'o!mail("omCelular: )*#+%,+)-RPM: -./$%-

06/01/16 Alfredo Abelardo Carmona Alfredo Abelardo CarmonaRuizRuiz 1

mailto:[email protected]:[email protected]


2/72

%( DEFINICI0N DE PROCESOINDUSTRIAL(

Son a1uellos 2ro"esos dise3ados 2ara !ransformarla ma!eria 2rima en 2rodu"!os manufa"!urados(

Produ""i4n de A"ei!e de Oli5a(

Produ""i4n de 6ino(

Produ""i4n de 7arina de

Pes"ado(

Produ""i4n de N8"!ar(06/01/16 Alfredo Abelardo Carmona Alfredo Abelardo CarmonaRuizRuiz 2


3/72

#( OPERACIONES UNITARIAS(

Aun1ue el n9mero de 2ro"esosindus!riales es mu rande "ada uno deellos se 2uede di5idir en una serie dee!a2as 1ue se re2i!en a lo laro de losdis!in!os 2ro"esos(

Es!as e!a2as se re"iben el nombre deOPERACIONES UNITARIAS(



4/72

#( OPERACIONES UNITARIAS(

OPERACIONES UNITARIAS(

TRASPORTE DE SÓLIDOS Y LÍQUIDOS

EVAPORACIÓN

SECADO

DESTILACIÓN

ABSORCIÓN

ADSORCIÓN

SEPARACIÓN POR MEMBRANA

LIXIVIACIÓN LÍQUIDO SÓLIDO

CRISTALIZACIÓN………………etc.



5/72

%( OPERACIONES UNITARIAS(

ILACI0N:

i;"ar se2arar al"o'ol en la indus!ria de las bebidasarar los 'idro"arburos en la indus!ria del 2e!r4leo(

DO:

ado de ranos indus!ria alimen!i"ia(ado de madera indus!ria fores!al(ado de "on"en!rados indus!ria minera(

MENTACI0N DE S0LIDOS:us!ria de !ra!amien!os de residuos(esamien!o de minerales en la indus!ria minera(



6/72

%( OPERACIONES UNITARIAS(

La fabri"a"i4n de sal "om9n "ons!a:

Trans2or!e de L


7/72

%( =ALANCE DE MASA(

Le de "onser5a"i4n de la

masa:La ma!eria no se "rea ni se des!rue solo se !ransforma(

PROCESO

m mEntrada Salida

El dise3o de un nue5o 2ro"eso o el an>lisis de uno ae?is!en!e no es!>n "om2le!os 'as!a 1ue se es!able1ue las en!radas salidas sa!isfa"en la e"ua"i4n debalan"e(

En!radas @ Salidas A"umula"i4n



8/72

%( =ALANCE DE MASA(

Pro"eso en es!ado es!a"ionario:

NO EBISTE ACUMULACI0N

En!radas @ Salidas $

=alan"e diferen"ial: Cada !8rmino de lae"ua"i4n de =alan"e es una 5elo"idad2ro"esos "on!inuos(

=alan"e in!eral: Cada !8rmino de lae"ua"i4n de =alan"e es una 2or"i4n de la"an!idad 1ue se balan"ea 2ro"esosdis"on!inuos(



9/72

%( =ALANCE DE MASA(

Pasos 2ara resol5er un 2roblema de balan"e de masa:

%( Tra"e un diarama sim2le del 2ro"eso

#( Es"riba las e"ua"iones 1u


10/72

%( =ALANCE DE MASA(4.- Deter!"e #$% &$r!$'#e% ( ec)$c!*"e% +)e #$% re#$c!*"$"

PROCESO A

? % ? #? -G(? n

=

? % ? # ? -G(? n

C

? % ? #? -G(? n

A FluHosa b "G(n Com2onen!es

E %: , ? % En!radas , ?

% Salida ?

% A ?

%= ?

%C

E %: , F( En!radas J F( Salidas A = C

E #: , ? # En!radas , ? # Salida ? # A ? # = ? # C

E n%: , ? nEn!radas J ? n Salida ? n A ? n = ? n C

%

n

n% e"ua"io



11/72

%( =ALANCE DE MASA(EHem2lo: De!ermine las 5ariables e"ua"iones 1ue

Fil!ro A Ton K' Pul2a

#$ S4lido

= TonK' Aua

% TonK' Pul2a Con"en!rada

/$ S4lido



12/72

%( =ALANCE DE MASA(EHem2lo: De!ermine las 5ariables e"ua"iones 1ue

Fil!ro A Ton K' Pul2a

#$ S4lido +$

Aua

= TonK' Aua

% TonK' Pul2a Con"en!rada/$ S4lido -$ Aua

Flujos Pulpa: A = B +1

Flujos Sólidos: A*0,2=1*0,7

Flujos Agua: A*0,8 = B*1 +1*0,3

S4lo bas!an # e"ua"iones

2ara resol5er el 2roblema

A-. TonK' Pul2a

=#. TonK' Aua



13/72

1. =ALANCE DE MASA(

=alan"e 2ro"esos "on!inuos en es!ado es!a"ionario:

E" e# r*ce%* /e c*"ce"tr$c!0" /e 1)2* /e "$r$"1$3 e# )* rec!5"e6tr$7/* ( 8!#tr$/* +)e c*"t!e"e 93:;< /e %0#!/*% e" e%*3 %e $#!e"t$$ )" e&$*r$/*r. E" e# e&$*r$/*r %e e6tr$e $2)$ ( e# c*"te"!/* /e

%0#!/*% $)e"t$ $# =;< e" e%*. P$r$ )"$ e"tr$/$ /e >::: [email protected]$#c)#e #$ c$"t!/$/ /e #$% c*rr!e"te% /e 1)2* c*"ce"tr$/* ( $2)$ /e%$#!/$.



14/72

%( =ALANCE DE MASA(


E6APORADOR %$$ K' uo

/$+ S4lido

m% K' 7#O 5

m# K' uo

.+ S4lido




15/72

%( =ALANCE DE MASA(



16/72

%( =ALANCE DE MASA(

E6APORADOR %$$ K' uo

/$+ S4lido

m% K' 7#O 5

m# K' uo

.+ S4lido

-( Sele""ione una base 2ara el ">l"ulo=ase: %$$ K' u




17/72

%( =ALANCE DE MASA(

E6APORADOR %$$$ K' uo

/$+ S4lido

m% K' 7#O 5

,( De!ermine las 5ariables e"ua"iones 1ue las re

=ase: %$$$ K' u

6ariables: m% m#

m# K' uo

.+ S4lido

E"ua"iones:

% %$$$ m% m#

# %$$$$$/$+m#




18/72

%( =ALANCE DE MASA(


/$+ S4lido

m% K' 7#O 5

,( Nde 5ariables N de e"ua"iones E?is!e s

=ase: %$$$ K' u

6ariables: m% m#

m# K' uo

.+ S4lido

E"ua"iones:

% %$$$ m% m#

# %$$$$$/$+m#




19/72

%( =ALANCE DE MASA(


/$+ S4lido

+//)- K' 7#O 5

.( Pro"eda al balan"e de masa =ase: %$$$ K' u

6ariables: m% m#

%##$/ K' uo

.+ S4lido

E"ua"iones:% %$$$ m% m#

# %$$$$$/$+m#

m% K' 7#O 5

m# K' uo

.+ S4lido




20/72

%( =ALANCE DE MASA(=alan"e 2ro"esos "on!inuos en es!ado es!a"ionario:

EHer"i"io en Clases:

Alunos Pes"ados se 2ro"esan "omo 'arina de

2es"ado 2ara usarse "omo 2ro!e


21/72

%( =ALANCE DE MASA(

=alan"e 2ro"esos in!ermi!en!es:

Se !iene dos mez"las de me!anoaua enma!ra"es dis!in!os( La 2rimera "on!iene ,$($

2or 2eso de me!anol la seunda /$$ 2or2eso de me!anol( u8 "an!idad de "ada una delas mez"las se debe em2lear 2ara ob!ener -.$ "on un .#+ en masa de me!anol



22/72

%( =ALANCE DE MASA(

MEVCLADOR



INICIO FINAL

m%

,$ masa

m#

/$ masaMEVCLADOR

m -.$" .#+



23/72

%( =ALANCE DE MASA(

MEVCLADOR


INICIO FINAL

MEVCLADOR



24/72

%( =ALANCE DE MASA(

MEVCLADOR


INICIO FINAL

MEVCLADOR

-( Sele""ione una base 2ara el ">l"ulo

m -.$" .#+

=ase de ">l"ulo: -.

m%

,$ masa

m#

/$ masa



25/72

%( =ALANCE DE MASA(

MEVCLADOR


INICIO INAL

MEVCLADOR


-.$ m% m#

mM -.$W$.#+ %+,+

%+,+m%W$,m#W$/

m%

,$ masa

m#

/$ masa

m -.$ " .#+



26/72

%( =ALANCE DE MASA(

MEVCLADOR


INICIO FINAL

MEVCLADOR

-.$ m% m#

mM -.$W$.#+ %+,+

%+,+m%W$,m#W$/

m%

,$ masa

m#

/$ masa

m -.$ " .#+

.( Pro"eda al balan"e de masa

%.$

,$ masa

#$$

/$ masa



27/72

%( =ALANCE DE MASA(=alan"e 2ro"esos "on!inuos en es!ado es!a"ionario "on re"ir"ula"i4n:

En un 2ro"eso 1ue 2rodu"e NO- el e5a2orador a,## se alimen!a "on %$$$ K' de una solu"i4n

1ue "on!iene #$ de NO- de s4lido en masa de8s!e se ob!iene NO- al .$ de s4lido en 2eso( Es!asolu"i4n se alimen!a a un "ris!alizador a -%% donde se ob!iene "ris!ales de NO- al )* de s4lido

en masa( La solu"i4n del des"ar!e del "ris!alizador"on!iene -/. de NO- en masa se re"ir"ula ale5a2orador( Cal"ule la "an!idad de "orrien!e dere"ir"ula"i4n R en K' la "orrien!e de salida de"ris!ales P en K'(



28/72

%( =ALANCE DE MASA(


,## -%% S K'.$ NO-

R K'-/. NO-P K')* NO-

%$$$ K'#$ NO-

AXUA

=alan"e 2ro"esos "on!inuos en es!ado es!a"ionario "on R:



29/72

%( =ALANCE DE MASA(

,## -%% S K'.$ NO-

R K'-/. NO-

P K')* NO-

%$$$ K'#$ NO-

Y AXUA

-( Sele""ione una base 2ara el ">l"ulo


=ase de ">l"ulo: %$$$



30/72

%( =ALANCE DE MASA(

,## -%% S K'.$ NO

-

R K'-/. NO-

P K')* NO-

%$$$ K'#$ NO

-

Y AXUA



In"4ni!as: Y P S R( %$$$RYSSRPR$-/.%$$$$#S$.

S$.R$-/.P$)*

%$$$YSR $SRP#$$$.S$-/.R

$$.S$-/.R$)*P



31/72

%( =ALANCE DE MASA(

,## -%%

S K'

.$ NO-

R K'-/. NO-

P K')* NO-

%$$$ K'

#$ NO-

Y AXUA


Y/)%/ K'S )/.$ K'R /**/ K'P#$+- K'

%$$$YSR $SRP#$$$.S$-/.R $$.S$-/.R$)*P


06/01/16 Alfredo Abelardo Carmona Alfredo Abelardo Carmona

RuizRuiz 31


32/72

%( =ALANCE DE MASA(=alan"e 2ro"esos "on!inuos en es!ado es!a"ionario "on re"ir"ula"i4n:

EHer"i"io

En una 2lan!a "on"en!radora de Cal"o2iri!a sealimen!a un 2rimer ban"o de "eldas "on una 2ul2ade "on"en!ra"i4n %Cu el rela5e de es!e 2rimerban"o de "eldas "on!iene $#Cu mien!ras 1ue el"on"en!rado el "ual 2osee #$Cu alimen!a unseundo ban"o de "eldas de Zo!a"i4n( El rela5e dees!e seundo ban"o 2osee # Cu es re"ir"ulado"omo alimen!a"i4n del 2rimer ban"o( El"on"en!rado del seundo ban"o "on!iene #+ Cu(u8 alimen!a"i4n se debe !ener 2ara 2rodu"ir %$$

K' de "on"en!rado "on #+ Cu06/01/16 Alfredo Abelardo Carmona Alfredo Abelardo Carmona

RuizRuiz 32


33/72

%( =ALANCE DE MASA(

EHer"i"ios Resolu"i4n en Clases

En un 2ro"eso 2ara fabri"ar Halea la fru!ama"erada 1ue !iene %, en 2eso de s4lidossolubles se mez"la "on az9"ar %##

Az9"arK%$$ fru!a 2e"!ina $$$#. 2e"!inaK%$$ [ fru!a( Considere el az9"ar 2e"!ina "omo s4lidos solubles( La mez"laresul!an!e 2asa a un e5a2orador 2ara 2rodu"iruna Halea "on */ en 2eso de s4lido soluble(

Cal"ule 2ara una alimen!a"i4n de %$$$ K' defru!a ma"erada los K' de mez"la ob!enida losK' de aua e5a2orada los K' de Halea2rodu"ida(

06/01/16 Alfredo Abelardo Carmona Alfredo Abelardo Carmona

RuizRuiz 33


34/72

%( =ALANCE DE MASA(

EHer"i"ios Resolu"i4n en Clases

En un 2ro"eso 2ara fabri"ar Halea la fru!ama"erada 1ue !iene %, en 2eso de s4lidossolubles se mez"la "on az9"ar %## Az9"arK%$$ fru!a 2e"!ina $$$#. 2e"!inaK%$$ [ fru!a( Considere el az9"ar 2e"!ina "omo s4lidos solubles( La mez"laresul!an!e 2asa a un e5a2orador 2ara 2rodu"ir

una Halea "on */ en 2eso de s4lido soluble(Cal"ule 2ara una alimen!a"i4n de %$$$ K'de fru!a ma"erada los K' de mez"laob!enida los K' de aua e5a2orada los

K' de Halea 2rodu"ida(06/01/16 Alfredo Abelardo Carmona Alfredo Abelardo Carmona

RuizRuiz 34


35/72

%( =ALANCE DE MASA(Resolu"i4n:

MEVCLADOR E6APORADOR

%$$$ K'

FRUTA %, MASA SS

%##$ K' A VUCAR

%$$ MASA SS

#. K'PECTINA

%$$ MASA SS

M%

B SS

M# AXUA

M- FRUTA */ SS

M1=1220+1000+2,5

xM1=1220+2,5+1000*0,1

M1=M2+M3

!M1=0,"7M3

M% ####. K? *%- SS

M# %++) K'M- #$--* K

06/01/16

Alfredo Abelardo Carmona Alfredo Abelardo CarmonaRuizRuiz 35


36/72

%( =ALANCE DE MASA(Pro"esos "on b2ass o

deri5a"i4n:Un b2ass o deri5a"i4n se 2rodu"e "uando una2ar!e de la alimen!a"i4n de un 2ro"eso sedes5ndolo 2ara Hun!arse "on el

2rodu"!o del mismo 2ro"eso(

Pro"esoEn!rada Salida

FluHo de deri5a"i4n

06/01/16



37/72

%( =ALANCE DE MASA(

El Huo de naranHa fres"o "on!iene %#$ en masa des4lidos el res!o es aua el Huo de naranHa"on"en!rado "on!iene ,#$ en masa de s4lidos( Al2rin"i2io se usaba un solo 2ro"eso de e5a2ora"i4n 2ara

"on"en!rarlo 2ero los "ons!i!uen!es 5ol>!iles del Huoes"a2aban "on el aua el "on"en!rado 2erd


38/72

%( =ALANCE DE MASA(

E6AP

=alan"e 2ro"eso "on deri5a"i4n o b2ass:


%$$ K'%# masa

M. K',# masa

M, K'.+ masa

M% K'%# masa

M- K' AXUA

M# K'%# masa

06/01/16



39/72

%( =ALANCE DE MASA(

E6AP


%$$ K'%# masa

M. K',# masa

M, K'.+ masa

M% K'%# masa

M- K' AXUA

M# K'%# masa



40/72


41/72

%( =ALANCE DE MASA(

E6AP


%$$ K'%# masa

M. K',# masa

M, K'.+ masa

M% K'%# masa

M- K' AXUA

M# K'

%# masa


6ariables: M% M# M-

%$$ M% M#M% M-M,$%#M%$.+M,M,M#M.$.+M,$%#M#$,

06/01/16



42/72

%( =ALANCE DE MASA(

E6AP


%$$ K'%# masa

M. K',# masa

M, K'.+ masa

M% K'%# masa

M- K' AXUA

M# K'

%# masa

M% )$$*

M# )),M-/%,-M,%+*-M.#+./


06/01/16



43/72

%( =ALANCE DE MASA(

Pro"esos "on rea""iones

1u


44/72

%( =ALANCE DE MASA(


1un!os ramos de O# se ne"esi!an 2ara form-( Cu>l es la rela"i4n es!e1uiom8!ri"a en!re el 7

.( Se alimen!an #$ Kmin C,7+ .$

rea""ionan Cu>l es la 5elo"idad de forma"i4ndel 7#O

06/01/16



45/72

%( =ALANCE DE MASA(

Rea"!i5os en e?"eso

limi!an!es:El rea"!i5o 1ue se ao!a "uando una rea""i4n2ro"ede 'as!a "om2le!arse se llama rea"!i5olimi!an!e los dem>s rea"!i5os se llaman

rea"!i5os en e?"eso(La fra""i4n en e?"eso de un rea"!i5o es larela"i4n en!re el e?"eso el re1uerimien!oes!e1uiom8!ri"o((

esteq

esteqentaciónlima

nA

nA-nAnAexcesoenFracción =

06/01/16



46/72

%( =ALANCE DE MASA(


1u


47/72

%( =ALANCE DE MASA(


1u


48/72

%( =ALANCE DE MASA(Pro"esos "on rea""iones

1us a9n su2ona 1ue !rans"urrido"ier!o !iem2o 'an rea""ionado -$$ mol de 7#

u8 "an!idades de "ada es2e"ie 'abr> en elrea"!or en ese ins!an!eC#7# #7# C#7*B moles de 7# rea""ionados

n7# .$ @ ? nC#7##$?K#

nC#7*.$?K#

n7# #$ mol

nC#7#. mol

nC#7**. mol

06/01/16



49/72


1ul es el rea"!i5o limi!an!e el en e?"eso de !odos los "ons!i!uen!esaseosos 2rodu"idos en una "on5ersi4n del -$

del rea"!i5o limi!an!e(06/01/16 Alfredo Abelardo Carmona Alfredo Abelardo Carmona

RuizRuiz 49


50/72


1u


51/72


1u


52/72


1u


53/72


1u


54/72


1u


55/72


1u


56/72

% =ALANCE DE MASA


57/72


1u


58/72

%( =ALANCE DE MASA(

Se 1uema me!ano en un rea"!or de "ombus!i4n"on!inua en es!ado es!a"ionario se ob!ieneuna mez"la de mon4?ido de "arbono aua(

C7,-K#O# CO #7#OLa alimen!a"i4n del rea"!or "on!iene /+ molar de C7, %), molar de O# /#+ molarde N#( El de "on5ersi4n del me!ano es )$ (

De!ermine la "om2osi"i4n del as 1ue sale delrea"!or(

% =ALANCE DE MASA


59/72


1u


60/72

#( =ALANCE DE ENERX]A(

Ener


61/72


Transferen"ia de ener


62/72


=alan"e de

Calor:

Ener


63/72


=alan"e de

Calor: Aire a -$C se bombea a 5elo"idad de #$$$ K' a!ra58s de un in!er"ambiador de "alor donde su!em2era!ura se ele5a a /$C( El aua "alien!e de1ue se usa 2ara el "alen!amien!o en!ra a ).C sale a +.C( La "a2a"idad "alorn se2aradas 2oruna su2er;"ie me!>li"a a !ra58s de la "ual se

!rans;ere "alor se im2ide la mez"la f


64/72


In!er"ambiador de Calor

2000 g Ai'(

304

2000 g Ai'(

704

6 g Agua

854

6 g Agua

%54

=alan"e de

Calor:

$ $

# =ALANCE DE ENERX]A


65/72


=alan"e de

Calor:T8rminos de en!rada:J7R suma!oria de las en!al2


66/72


=alan"e de

Calor:Iualando:J7R J7P

,$* %$, K' #),/ %$# Y K' -*. %$. K'

#.#* %$#

Y K'Des2eHando:

Y //#$ K' Aua

La "an!idad de "alor 1ue se area al aire es

sim2lemen!e en!re la en!al2


67/72


Aire residuo de "ombus!i4n a +$$C se bombea a 5elo"idad de .$$ K' a !ra58s de unin!er"ambiador de "alor donde su !em2era!ura seredu"e a .$$C( El o?


68/72


EHer"i"io

El as de des2erdi"io de un 2ro"eso es de %$$$ molK' deCO el "ual se en"uen!ra a ,/- se 1uema en un 'ornousando aire a -/- ( La "ombus!i4n es "om2le!a se usa)$ de e?"eso de o?


69/72


$?>

1000 mol/h CO

473 K M2 Gas de combust!"

1273 K

alo' g(/('ado 9&

M1 #$e373 K

9g+ ; 29g =< 2 9g

La "ombus!i4n es "om2le!a se usa )$ de e?"eso de o?2

Xas de salida/2 = /@2 x2

/2= /@2 + x

/>2=/@>2

x = .ol(s )o/su.idos = 1000 .ol

/2 = %50 10002 = 50 .ol

/2= 0 + 1000 = 1000 .ol

/>2=357 .ol



70/72


$?>

1000 mol/h CO

473 K 450 mol/h O2

1000 mol/h CO

3574 mol/h %2

1273 K alo' g(/('ado 9&

950 mol/h O23574 mol/h %2373 K

T8rminos de en!rada:J7R suma!oria de las en!al2


71/72


$?>

1000 mol/h CO

473 K

alo' g(/('ado 9&

950 mol/h O23574 mol/h %2373 K

%.)-* %$- #+# %$* 1 %/#//- %$-

1 %#.%*- %$- K'



72/72

#( =ALANCE DE ENERX]A(EHer"i"io 6iernes %# de Se2!iembre o;"ina Me!aluria

Inresa a un rea"!or %$$$ molK' de 7# a #$$ C %,#)molK' de Aire a %$$C rea""ionan se9n:

7# _ O# 7#O ^X#)+ #-/ Kmol

Cal"ule la !em2era!ura ;nal de los ases de salida"onsidere:

C2m O# --#. Kmol C2m N# -%,- Kmol

C2m 7# -$ Kmol C2m 7#O -+ Kmol

Unidad 1. Procesos Industriales.ppt

Documents

Transcript of Unidad 1. Procesos Industriales.ppt