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Balances de Materia y Energía Taller 3 Unidades múltiples, derivación, recirculación y purga

1. EL jugo de naranja fresco contiene 12% por peso de sólidos y el resto es agua, y el jugo de naranja concentrado contiene 42% por peso de sólidos. Al principio se usaba un solo proceso de evaporación para concentrarlo, pero los constituyentes volátiles del jugo escapaban con el agua, y el concentrado perdía sabor. El proceso actual resuelve este problema derivando una fracción del jugo fresco antes del evaporador. El jugo que entra al evaporador se concentra hasta 58% por peso de sólidos y la corriente de producto del evaporador se mezcla con la corriente derivada de jugo fresco hasta que se logra la concentración final deseada. a) Dibuje y marque el diagrama de flujo de este proceso, ignorando la vaporización de cualquier otro componente del jugo que no sea agua. Primero compruebe que el subsistema que contiene el punto donde se separa la corriente de derivación de la alimentación del evaporador tiene un grado de libertad. (Si piensa que tiene cero grados, trate de determinar las variables desconocidas asociadas con este sistema). Después, haga el análisis de grados de libertad para el sistema total y cada una de las unidades. b) Estime la cantidad de producto (concentrado al 42%) obtenido por cada 100 kg e jugo fresco alimentado al proceso y la fracción de la alimentación que se desvía del evaporador. c) La mayoría de los ingredientes volátiles que dan sabor al concentrado están en el jugo fresco que se desvía del evaporador. Se podría obtener más de estos ingredientes en el producto final evaporando hasta el 90% de sólidos en lugar de 58%; entonces se podría hacer una derivación mayor de jugo fresco y lograr así un producto más sabroso. Sugiera los posibles inconvenientes de esta propuesta.

2. Se utiliza un sistema de purificación con recirculación, para recuperar el solvente DTH de un gas de desperdicio que contiene 55% de DTH en aire. El producto deberá tener únicamente 10% de DTH. Calcular la relación de recirculación (reciclo/alimento fresco), suponiendo que la unidad de purificación puede eliminar las dos terceras partes del DTH presente en la alimentación combinada a la unidad.

3. El agua de desecho de una planta de acabado de metales contiene una corriente con 5.15% por peso de cromo (Cr). La corriente de desecho se alimenta a una unidad de tratamiento que elimina 95% del cromo en la alimentación a la unidad y lo recircula a la planta. la corriente de líquido residual que sale de la unidad de tratamiento se envía a una laguna de desecho. La unidad de tratamiento tiene una capacidad máxima de 4500 kg/h de agua de desecho. Si el agua de desecho sale de la planta de acabado a mayor velocidad que la capacidad de la unidad de tratamiento, el exceso (cualquier cantidad superior a 4500 kg/h) se deriva de la unidad , se mezcla con el líquido residual que sale de la unidad , y la corriente combinada pasa a la laguna de desechos.

a) Sin suponer una base de cálculo, dibuje y marque el diagrama del proceso. b) El agua de desecho sale de la planta de acabados a una velocidad de 6000 kg/h. Cálculo la velocidad de flujo del líquido hacia la laguna y la fracción másica del Cr en el líquido. c) La compañía lo contrata como consultor para ayudarles a determinar si deben aumentar la capacidad de la unidad de tratamiento para incrementar la recuperación de cromo. ¿Qué necesitaría saber para hacer esta determinación?