TALLER I I CONVERSION DE UNIDADES, VARIABLES DE PROCESO Y COMPOSICIONESA. CONVERSION DE UNIDADES1. Convertir: . Convertir: 24 y -265 F a C.o. Convertir: 127 y -12 C a F

0. 235 gr a libras0. 610 lt a ft30. 2 barriles a canecas0. 30 gr/lt a libras/pie30. 14.7 lb/in2 a kg/cm20. 60mi/hr a m/s0. 30 N/m2 a lbf/ pie2 0. 16.3 J a BTU0. 4.21 kW a J/seg0. 60 m/s a pies/s0. 50 lb/in2 en kg/cm2 0. 6.20 cm/hr2 en pies/seg20. 1,25 mm Hg a psi0. 3 atm a N/m2

1. Utilizando solo los factores 1pie = 12 pulgadas, 1 pulgada = 2,54cm, 1 litro = 1000cm3. Encuentre el nmero de litros en un pie cbico.1. Con qu fuerza se atrae una masa de 14 Kg en un punto de la tierra donde la aceleracin de la gravedad es 30,2 ft/s2? (Rta= 28,973 lbf).

1. El pentano tiene una viscosidad de 0,23 centipoises a 25C. Si un poise equivale a 1 gr/cm seg y 102 centipoises equivale a 1 poise, calcular la viscosidad en lb/hr pie. (Rta = 0,5563 lb/hr pie)

1. Un hombre de 175 lb experimenta una desaceleracin (por ejemplo en un accidente automovilstico) de 20g, donde g vale 32,17 pies/seg2. Cunto vale la fuerza que acta sobre el hombre en Kgf? (Rta = 1588 Kgf).

1. La siguiente ecuacin es dimensionalmente inconsistente en las unidades especificadas. Inserte un factor de conversin dimensionalmente apropiado para eliminar la inconsistencia.W = C A2 2 (-P) / 1 ( D2 / D1 )4Donde: W =Flujo, lb/seg

A2 =Area de flujo, pies2

Densidad, lb/pie3

P =Cada de presin, lbf / pie2

D = Dimetro, pies

C =Constante adimensioinal

(Rta = W = lb / seg)1. En transferencia de calor el nmero de Grashof est dado por: NGr = (L3) ( 2 ) (g ) ( ) (T) / 2Si: L =12 cm

g =Aceleracin normal de la gravedad

0, 0027 lb/ pie3

2,03 x10-3 (R)-1

T80 R

0,017 centipoises

Calcule el valor de NGr.1. Verificar la consistencia del nmero de Reynolds:

NRe = Dv /

Donde: = Densidad del fluido= viscosidad del fluidov = velocidad linealD= dimetro de la tubera

B. VARIABLES DE PROCESO.1. La densidad de cierta solucin es de 8.80 lb/gal a 80 F .Cuntos pies cbicos ocuparn 10. 010 lb de esta solucin a 80 F? (Rta = 0,1519 ft3)

2. Una botella para la determinacin de pesos especficos pesa vaca 220 gr, 380 gr con agua y 351 gr llena de queroseno. Determinar el peso especfico del queroseno y la capacidad de la botella.(Rta: p.e = 0,8187 , V= 160 c.c.)

3. Se determin que una solucin de cido sulfrico a 60 F tiene un peso especfico de 1.22, equivalente al 30% en peso de cido sulfrico. Cul es la concentracin del cido en a) mol lb/gal, b)lb/pie3, c)gr/lt; d) lb de cido / lb de agua, e) mol lb de agua/ mol lb de solucin total.

4. Se llena un recipiente cuyo volumen es 3,5 galones con gasolina corriente y se pesa. El peso de la gasolina fue 9,77 Kg. Cul es su densidad expresada en grados API? (Rta= 60,49 API).

5. Un fluido manomtrico especial tiene una gravedad especfica de 2,95 y se utiliza para medir una presin de 17,5 psi en un lugar donde la presin baromtrica es 28,9 pulgadas de Hg. Cual ser la altura alcanzada por el fluido manomtrico? (Rta = 30,96in).6. El tetracloroetano tiene una densidad relativa de 1,588. Calcular la masa en libras de tetracloroetano dentro de un recipiente de 120 galones y el flujo volumtrico en lt / mi para llenar este recipiente en un hora. ( Rta: m = 1590,3 lb, flujo volumtrico= 7,57 lt / mi).7. Una bomba descarga 75 galones por minuto (GPM) de un lquido cuya gravedad especfica es 0,96. Calcular: a) flujo en lb / mi, b) tiempo necesario para llenar tanque vertical de 20 pies de dimetro y 15 pies de altura. ( Rta= 600,9 lb/mi , = 7,83 hr).

C. COMPOSICIONES: PESO MOLARES BASE SECA BASE HUMEDA8. En 1,4 toneladas de Fe2O3, cuantas lb-mol hay? ( Rta= 19,32).

9. Un mineral de hierro contiene: Fe2O3 80% en peso, MnO 1%, SiO2 12%, Al2O3 3%, H2O 4%. Por cada tonelada de mineral calcular:

a) Los Kilogramos de Fe y su porcentaje. b) Los Kg de Si. c) Los Kg-mol de H2.d) los Kg-mol de O( Rta: a) 559,519 Kg, 55,95%, b) 56,094 Kg c) 4,44 Kgmol d) 22,26 Kgmol)10. La pirita es un mineral que contiene FeS2 y SiO2. Se mezclan 145 Kg de pirita que contiene 30% en peso de azufre con 68 Kg de azufre puro. Calcular la composicin de la mezcla y el porcentaje de azufre total en la misma. (Rta= 38,24%FeS2, 29,833%SiO2, 31,92%S aadido y 52,34%S total).

11. A 0C una solucin de sal comn en agua contiene 23,5 gr de sal / 100 cm3 de solucin y tiene una densidad de 1,16 gr/ cm3. Calcular: a) el porcentaje en peso de la sal en la solucin, b) Cuntas libras de sal estn disueltas en 1 galn de solucin? (Rta= a: 20,25% b: 1,9609 lb de sal).

12. Se mezclan 12 galones de un liquido A cuya densidad relativa es 0,77 con 25 galones de otro liquido B cuya densidad relativa es 0,86. Calcular el porcentaje en peso de la mezcla y la densidad relativa de la mezcla si los volmenes son aditivos.( Rta: %A= 30,06 %B= 69,94 G= 0.8308).

13. Una aleacin de cobre y nquel contiene 40% peso de nquel, cual es la composicin molar de la aleacin? ( Rta= 41,91%molar Ni ).

14. Un gas combustible tiene la siguiente composicin molar: O2 5%, N2 80% y CO 15%. Calcular: la masa molecular media y la composicin en peso.( Rta : 28,2 mol ; O2= 5,67%, N2= 79,43% , CO= 14,89%)

15. Una solucin de H2SO4 en agua contiene 50% molar de cido y fluye hacia una unidad de proceso a razn de 3 m3/min, si la densidad relativa de la solucin es 1.03, calcular los Kg/seg de H2SO4 puros. (Rta= 43.507 Kg/seg).

16. Para clculos de combustin el aire se toma con la siguiente composicin molar: O2=21% y N2= 79%. Cul es la composicin en peso? ( Rta=23,3% y 76,7%).

17. Se tienen 100 lbmol de una mezcla de gases con la siguiente composicin molar: CH4 30%, H2 10% y N2 60%. Cul es la composicin en peso y cul es la masa en Kg?(Rta= 22,01% CH4 0,917% H2 y 77,064% N2; 217,723 Kg CH4, 9,0171 KgH2 y 762,031 Kg N2).

18. El arrabio producido en un alto horno sale libre de humedad, pero al analizarlo se encontr que contena: Fe 84,72% peso, C 3,15%, Si 1,35% Mn 0,72%, H2O 10,06%. Cul es el porcentaje en peso de hierro al salir del horno? (Rta= 94,19%).

19. Se mezclan 150 lb de un slido hmedo que contiene 75% de H2O (b.s.) con 18 lb de agua. Cul es el porcentaje de agua de la mezcla resultante en base seca y en base hmeda?

20. Los gases que salen de un quemador de azufre tienen la siguiente composicin en base libre de SO3:SO2 9,67% O2 8,46% y N2 81,87%. Se sabe tambin que hay 6,08 gr de SO3 por cada 100 gr de gas libre de SO3. Cul es el % molar de SO3 de la mezcla? (Rta= 2,36%).

D. GASES IDEALESEn estado gaseoso las partculas son independientes unas de otras, estn separadas por enormes distancias con relacin a su tamao. Tal es as, que en las mismas condiciones de presin y temperatura, el volumen de un gas no depende ms que del nmero de partculas (ley de Avogadro) y no del tamao de stas, despreciable frente a sus distancias. De ah, la gran compresibilidad y los valores extremadamente pequeos de las densidades de los gases.Las partculas de un gas se mueven con total libertad y tienden a separarse, aumentando la distancia entre ellas hasta ocupar todo el espacio disponible (expansibilidad). Por esto los gases tienden a ocupar todo el volumen del recipiente que los contiene. Las partculas de un gas se encuentran en constante movimiento en lnea recta y cambian de direccin cuando chocan entre ellas y con las paredes del recipiente. Estos choques de las partculas del gas con las paredes del recipiente que lo contiene son los responsables de la presin del gas. Las colisiones son rpidas y elsticas (la energa total del gas permanece constante). LEY DE LOS GASES IDEALES

A) LEY DE CHARLES-GAY LUSSACSe consideran dos expresiones que relacionan el estado 1 y estado 2 de un gas ideal.Si el cambio se realiza a presin constante:(V1 / V2 ) = (T1 / T2 )Si el cambio se realiza a volumen constante:(P1 / P2 ) = (T1 / T2)

B) LEY DE BOYLE-MARIOTTEA temperatura constante, el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presin. Para cambio de estado se tiene:(V1 / V2) = (P2 / P1)

C) LEY DE AVOGADROIguales volmenes de diferentes gases ideales en las mismas condiciones de temperatura y presin contienen el mismo nmero de molculas.

CONDICIONES NORMALES:Se refiere un estado de referencia o normal para los clculos es de gran utilidad prctica. Se consideran condiciones normales de un gas:Temperatura: 0C (273K) 32F (492R)Presin 1 atmA las condiciones anteriores y teniendo en cuenta la ley de Avogadro, para cualquier gas se cumple: 1 grmol de un gas ideal ocupa un volumen de 22,414 lt1 Kgrmol de un gas ideal ocupa un volumen de 22,414 m31 lbmol de un gas ideal ocupa un volumen de 359 ft3LEY COMBINADA Reuniendo cada una de las expresiones de gases ideales se tiene:( P1V1 / T1) = (P2V2 / T2)Si cualquiera de las variables permanece constante, se obtiene la expresin de una de las leyes.Si el estado del gas esta en condiciones normales se tiene : PV/T = ConstanteCONSTANTE UNIVERSAL DE LOS GASESR= 0,082 atm lt / grmol KECUACION DE ESTADOP V = n R TDENSIDAD GAS IDEAL = m / V = P M / R TMEZCLAS DE GASES IDEALES En una mezcla de gases ideales las molecuas de cada gas se comportan como si estuvieran solas, ocupan todo el volumen y contribuyen con su presin a la presin total.PRESION PARCIAL: Presin que ejerce un componente si estuviera solo en el mismo volumen y a igual temperatura de la mezcla.LEYES DE DALTON Y AMAGATLa primera de estas leyes establece que la presin total ejercida por una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de cada gas.P = PiLa segunda ley establece que el volumen total ocupado por una mezcla gaseosa en igual a la suma de los volmenes de componente de cada gas.V = ViSe tiene que:Ni / n = Pi / P = Vi / V = xi Fraccin molar% volumen =% molarDENSIDAD DE UNA MEZCLA GASEOSAPara calcular la densidad de una mezcla de gases es necesario conocer la composicin molar, para calcular la masa molecular media: = M / V = P M / R T

1. Determinar la constante universal de los gases es cada una de las siguientes unidades:a) atm litro / grmol K b) atm litro / lbmol Kc) mmHg m3 / Kgmol Kd) psi ft 3 / lbmol Re) Kpa m3/ lbmol R(Rta= 0,082 , 37.19, 62.39, 10.72, 4.61, 2,09)

2. Dentro de un cilindro cuyo volumen es 100 litros hay nitrgeno a 300 psi y 25C. Suponiendo que puede aplicarse la ecuacin de estado de un gas ideal, calcular la masa en libras dentro del cilindro. (Rta= 5,14 lb).3. El volumen especfico de N2 es 1,9 m3/Kg a 200 C. Luego de calentarlo en un proceso a presin constante su volumen aumenta hasta 5,7 m3/Kg. Determinar la temperatura final. (Rta= 1419K).

4. El gas natural de un pozo tiene la siguiente composicin molar : 60% metano (CH4), 16% etano (C2H6), 10% propano (C3H8) y 14% butano (C4H10) , calcular:a) Composicin en fraccin molar. (Rta= 0.6, 0.16, 0.10, 0.14)b) Composicin porcentaje en peso. (Rta= 35.66%, 17.83%, 16.34%, 30.16%).c) Composicin fraccin en peso. (Rta= 0.36, 0.18, 0.16, 0.30)d) Volumen que ocupa 100 g de gas a 21C y 0,97 atm de presin. (Rta= 92.370 lt)e) Densidad del gas a 21C y 0,97 atm en gramos/litro. (Rta= 1.08 gramos/litro).

5. La altura de un tanque cilndrico que contiene 30 lb de CO2 es el doble de su dimetro. Si la presin es 3 Kgf/ cm2 y la temperatura 20C. Cul es la altura z del tanque?V= D2 * Z /4(Rta= Z= 7.72 ft).

6. Una mezcla gaseosa contiene una lb de H2 y 10 lb N2 a 70C y 3 atm. Calcular:a) La composicin en volumen. (Rta= 58.34% , 41.66%)b) La presin parcial de cada componente. (Rta= 1.7502 atm , 1.2498 atm)c) El volumen de cada componente puro de cada componente. (Rta=75.17 ft3, 53.67 ft3)d) La densidad de la mezcla. (Rta= 0.0853 lb/ft3)e) La masa molecular media de la mezcla. (Rta= 12.83 lb/lbmol)

FACTORES DE CONVERSIN

Longitud1 m = 100 cm = 39.37 in = 3.281 ft1 ft. = 12 in. = 30.48 cm1 in = 2.54 cm1 Km = 1000 m = 0.621 mi1 mi = 5280 ft = 1609 Km1 yarda = 0.915 m

Masa1 Kg. = 1000 grs. = 0.0685 slug1 slug = 14.6 Kg. = 32.2 lb-masa1 oz. = 0.0283 Kg1 lb = 16 onzas1 lb = 453.59 gr1 tonelada inglesa = 907 Kg.1 tonelada mtrica = 1000 Kg.

rea1 m2 = 104 cm2 = 10.76 ft21 cm2 = 0.155 in21 ft2 = 144 in2 = 0,0929 m21 in2 = 6452 cm2

Volumen1 m3 = 1000 lt. = 106 cm3 = 35.3 ft31 ft3 = 2.83*10-2 m3 = 28.3 lt.1 galn = 3.785 lt1 lt = 1000 cm3 = 10-3 m3 = 0.0351 ft3 = 61.02 in31 ft3 = 0.02832 m3 1 Barril = 42 galones1 Caneca= 55 galones

Fuerza1 Newton = 0.225 Lbfuerza = 105 Dinas1Lbfuerza = 4.42 N = 32.2 Poundal1 Kg-f = 2,204 lbf

Energa1 BTU = 252 caloras = 1055 Julios1 Julio = (N m) = 0.239 caloras = 107 ergios1 ft lb = 1356 JAtm-lt = 101,3 JAtm-lt= 24,22 cal1 calora = 4.186 J1 calora = 1,162*10-6 Kilowatio hora ( Kw-h)1 caloria = 3,086 ft lb1 ergio = 1 dina cm1 ergio = 10-7 J1 J = 10-7 ergios1 j = N-m1 J = 0,239 cal1 J = 2,778*10-7 KW.h1 J = 3,725 *10-7 hp.h (caballo de vapor . hora)1 J = 0.1019 Kg-m

Potencia1 W = 1 J s-11 hp= 746 W = 550 pies.lb.s-11BTU. h-1 = 0.293 W

Presin1 Pascal = 1 N/m2 = 2.09*10-2 lb/ft2 = 1.45*10-4 lb/in21 atm. = 1.013*105 Pa = 14.7 lb/in2 (PSI) = 760 mm Hg.

Temperatura

F = 1.8 C + 32R = F + 459.69K = C + 273,16R = 1.8K

http://es.slideshare.net/daveteslandaz/ejemplos-resueltos-balances-de-masa-y-energa

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/358081/ContenidoLinea/leccin_18_clculos_de_balances_de_materia.html