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FASE 2 – SOLUCIONAR SITUACIONES PROBLÉMICAS DE LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS DE ABSORCIÓN, EXTRACCIÓN Y LIXIVIACIÓN Y REALIZAR SIMULACIÓN VIRTUAL

MARÍA JULIETH CAICEDO RENGIFO_ CÓDIGO_ 1113648200

TUTOR EDUART ANDRES GUTÍERREZ

GRUPO: 211612_15

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA. (ECBTI) Y CEAD PALMIRA TRANSFERENCIA DE MASA PALMIRA, 20 OCTUBRE DEL 2019

INTRODUCCIÓN

Las operaciones de transferencia de masa tienen una gran importancia desde el punto de vista químico e industrial, ya que es muy difícil encontrar un proceso químico que no requiera previamente la purificación de la materia prima o un producto intermedio, o simplemente separar los productos finales del proceso de sus subproductos, por lo tanto, estas operaciones van acompañadas de procesos de transferencia de calor, de masa y de movimiento. Las operaciones de transferencia de masa son parte básica de un sinnúmero de industrias, algunas de ellas son la producción de fertilizantes, la industria azucarera, la producción de ácidos sulfúrico y clorhídrico, las refinerías de petróleo, el procesamiento de alimentos y otros más.

OBJETIVOS

Objetivo General: Conocer las Operaciones unitarias con transferencia de masa como lo son, Absorción, Adsorción, Lixiviación y extracción.

Objetivos Específicos:   .

Identificar cada una de las operaciones unitarias en cada parte del proceso durante el desarrollo de los ejercicios planteados. Ampliar los conocimientos mediante la practica virtual durante el desarrollo del laboratorio

APORTE INDIVIDUAL DEL PASO 2: EJERCICIOS

Ejercicios #1. En una industria de Alimentos se tiene una corriente de aire está contaminada con una sustancia orgánica que se desea eliminar. Para ello, 500 kg/h de aire son introducidos por la base de una torre de relleno con anillos Raschig dispuestos al azar, por la que circulan en contracorriente 3.500 kg/h de un aceite mineral. Se le solicita calcular: a) El diámetro de la torre correspondiente a la velocidad de anegamiento. b) El diámetro de la torre cuando la velocidad es 0,4 veces la de anegamiento. Propiedades de los fluidos: Líquido: Densidad = 900 kg/m3; viscosidad = 40 mPa·s. Gas: Densidad = 1,1 kg/m3. Para el relleno utilizado: (a/ε3) = 300 m2/m3. Solución A. La velocidad de anegamiento se puede calcular con la siguiente formula; 1

1

2 𝑉𝐴𝑁𝐸𝐺 𝑎 𝜂𝐿 0.2 𝜌𝐺 𝑤𝐿 4 𝜌𝐺 8 ln [ ( ) ∗ ] = −4 ( ) ( ) 𝑔 𝜀 3 𝜂𝐴𝐺𝑈𝐴 𝜌𝐿 𝑤𝐺 𝜌𝐿

Solucionando para la velocidad de anegamiento se obtiene; 2

𝑒

0.2 𝜌 𝑉 𝜂𝐿 𝑎 ln[ 𝐴𝑁𝐸𝐺 3 ( ) ∗ 𝐺] 𝑔 𝜀 𝜂𝐴𝐺𝑈𝐴 𝜌𝐿

=

1

1

1

1

𝜌 𝑤 −4( 𝐿 )4 ( 𝐺 )8 𝑒 𝑤𝐺 𝜌𝐿

2 𝜌 𝑤 𝑉𝐴𝑁𝐸𝐺 𝑎 𝜂𝐿 0.2 𝜌𝐺 −4( 𝐿 )4 ( 𝐺 )8 𝑤 𝜌𝐿 𝐺 ( ) =𝑒 𝑔 𝜀 3 𝜂𝐴𝐺𝑈𝐴 𝜌𝐿

1

𝑉𝐴𝑁𝐸𝐺 = √

1

𝜌 𝑤 −4( 𝐿 )4 ( 𝐺 )8 𝑒 𝑤𝐺 𝜌𝐿

𝑎 𝜂𝐿 0.2 1 𝜌𝐺 ( ) ∗𝑔∗𝜌 𝜀 3 𝜂𝐴𝐺𝑈𝐴 𝐿

Reemplazando datos se tiene; 1

𝑉𝐴𝑁𝐸𝐺 =

𝑒

−4(

1

3500 4 1.1 8 ) ( ) 500 900

𝑚2 40 0.2 1 1.1 300 3 ( 1 ) ∗ ∗ 900 𝑚 𝑚 9.81 2 √ 𝑠 𝑚 𝑉𝐴𝑁𝐸𝐺 = 0.876144 𝑠

El diámetro de la torre puede calcularse si se conoce la sección de paso, y ésta puede obtenerse a partir de la ecuación de continuidad:

𝑆=(

𝑆=

𝑤𝑔 = 𝜌𝑔 𝑉𝐴𝑁𝐸𝐺

500

𝑘𝑔 1ℎ ∗ ℎ 3600 𝑠

𝑘𝑔 𝑚 1.1 3 ∗ 0.876144 𝑠 𝑚

)=

𝑺 = 𝟎. 𝟏𝟒𝟒𝟏𝟏𝟐 𝒎𝟐

El diámetro de la columna será; 𝐷 = √4

𝑆 = 𝜋

0.144112 𝑚2 𝐷 = √4 ( ) 𝜋 𝑫 = 𝟎. 𝟒𝟐𝟖𝟑𝟓𝟔 𝒎

B. El diámetro de la torre cuando la velocidad es 0,4 veces la de anegamiento. Con una velocidad; 𝑉𝐺 = 0.4 ∗ 𝑉𝐴𝑁𝐸𝐺 = 𝑉𝐺 = 0.4 ∗ 0.876144 𝑉𝐺 = 0.350458

𝑚 𝑠

𝑚 𝑠

Siguiendo el mismo procedimiento anterior se obtiene; 𝑆=

𝑤𝑔 = 𝜌𝑔 𝑉𝐴𝑁𝐸𝐺

𝑆=

𝑆=(

500

𝑤𝑔 𝜌𝑔 𝑉𝐺

𝑘𝑔 1ℎ ∗ 3600 𝑠 ℎ

𝑘𝑔 𝑚 1.1 3 ∗ 0.350458 𝑠 𝑚

)=

𝑆 = 0.360279𝑚2

El diámetro de la columna será; 𝐷 = √4

𝑆 = 𝜋

0.360279𝑚2 𝐷 = √4 ( ) 𝜋 𝑫 = 𝟎. 𝟔𝟕𝟕𝟐𝟗 𝒎

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICAS.

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