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Taller 1) Se introduce agua en un tanque de 2.00 m3 a una velocidad de 6.00 kg/s y se retira a una velocidad de 3.00 kg/s. En el inicio, el tanque está lleno hasta la mitad. a) Indique si este proceso es continuo e intermitente o semicontinuo. ¿Se encuentra en estado transitorio o estacionario? b) Escriba el balance de masa para el proceso. Identifique los términos de la ecuación general de balance presentes en su ecuación e indique el motivo para omitir cualquier término. c) ¿Cuánto tardará el tanque en rebosar? 2) Una mezcla liquida de benceno y tolueno contiene 55.0% de benceno en masa. Parte de la mezcla se va a evaporar para generar un vapor que contenga 85.0% de benceno y un líquido residual con 10.6% de benceno en masa. a) Suponga que el proceso se va a efectuar de manera continua y en estado estacionario, con una velocidad de alimentación de 100.0 kg/h de la mezcla al 55% sean mv (kg/h) y m1 (kg/h) los flujos másicos de las corrientes de producto gaseoso y líquido, respectivamente. Dibuje y marque el diagrama de bloques del proceso y después escriba y resuelva el balance de masa total y del benceno para determinar los valores esperados de mv y m1. Para cada balance, indique los términos de la ecuación general de balance que descartó y por qué. b) Luego, suponga que el proceso se va a efectuar en un recipiente cerrado, el cual contiene al inicio 100.0 kg de la mezcla liquida. Sean mv (kg/h) y m1 (kg/h) las masas respectivas de las fases finales gaseosa y liquida. Dibuje y marque el diagrama de bloques del proceso y después escriba y resuelva los balances integrales de masa total y del benceno para determinar mv y m1. Para cada balance, indique los términos de la ecuación general de balance que descartó y por qué. 3) Las barras de silicio con que se fabrican los circuitos integrados se pueden preparar mediante el proceso Czochralski (LEC) en el que un cilindro giratorio de silicio se extrae lentamente de un baño caliente. Examine la figura E3.2. Si el baño inicial contiene 62 kg de silicio y se va a extraer lentamente un lingote cilíndrico de 17.5 cm de diámetro del material fundido con una velocidad de 3 mm por minuto, ¿cuánto tardará la extracción de la mitad del silicio? ¿Cuál es la acumulación del silicio en el material fundido? 4) La extracción liquida es una operación que se usa para separar los componentes de una mescla formada por dos o más especias de líquidos. En el caso más simple, la mezcla contiene dos componentes: un soluto 8ª) y un solvente liquido (B). La mezcla se pone en contacto en un recipiente con agitación, con un segundo solvente liquido (C), el cual tiene dos propiedades fundamentales: A se disuelve en él y B es inmiscible

o casi inmiscible en él. (Por ejemplo, B puede ser agua, C puede ser un aceite de hidrocarburo y A una especie soluble en agua o en aceite). Parte de A se transfiere de B a C, y después la fase rica en B (el refinado) se separa de la fase rica en C (el extracto) en un tanque de decantación. Si, en otra etapa, el refinado se pone en contacto con C fresco, se transferirá más A hacia él. Este proceso puede repetirse hasta que se extrae casi toda la sustancia A de la B. A continuación aparece el diagrama de flujo de un proceso en el cual se extrae ácido acético (A) de una mezcla de este ácido y agua (B), usando 1–hexanol (C), un líquido inmiscible con agua.

a) Calcule mc, mE y mR empleando como base el flujo de alimentación dada de la mezcla. b) Calcule la diferencia entre la cantidad de ácido acético en la mezcla de alimentación y en la mezcla al 0.5% y demuestre que es igual a la cantidad que sale en la mezcla al 9.6% c) Separar totalmente el ácido acético del agua por destilación es bastante difícil, y se separa con una relativa facilidad del hexanol por destilación. Dibuje el diagrama de flujo de un proceso de dos unidades que podría emplearse para recuperar ácido acético casi puro de una mezcla de ácido acético y agua. 5) 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 el 95% del cromo en la alimentación y lo recircula a la planta. La corriente de líquido residual que sale de la unidad de tratamiento se envía a una laguna de desechos. La unidad de tratamiento tiene una capacidad máxima de 4500 kg de agua de desecho/h. Si el agua de desecho sale de la planta de acabado con un flujo másico mayor a la capacidad de la unidad de tratamiento, el exceso (cualquier cantidad superior a 4500 kg/h) se deriva (bypassea) de la unidad, se mezcla con el líquido residual que sale de la unidad y la corriente combinada pasa a un proceso posterior. a) Dibuje y marque el diagrama de bloques del proceso

b) El agua de desecho sale de la planta de acabados con un flujo másico de 6000 kg/h. Calcule la velocidad de flujo del líquido hacia la laguna, y la fracción másica de Cr en este líquido. c) Calcule el flujo másico del líquido que va hacia la laguna y la fracción másica de Cr en este líquido variando el flujo de agua de desecho desde 1000 kg/h hasta 10000 kg/h por incrementos de 1000 kg/h (un balance por dato). Trace una gráfica que compare las fracciones contra el flujo másico.