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• Maria Mercedes MontesdeOca Escobar

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Centro Nacional de Asistencia Técnica a la Industria – ASTIN

TALLER “CALCULOS VARIABLES DE PROCESOS”

1. IDENTIFICACIÓN DEL INSTRUMENTO: Programa de Formación: Química Aplicada a la Industria Nombre de la Guía: Fase Ejecución Nombre del Instructor: Diana Isabel León Castiblanco Ciudad y fecha: Cali, Octubre de 2016

Código: 9230-FP-F-322 Versión: 2

Ficha de caracterización: 1260032 Código de la Guía:

2. PRESENTACIÓN E INSTRUCCIONES PARA EL DILIGENCIAMIENTO: Señor/a Aprendiz:  Resuelva los problemas o casos planteados.  Al responder escriba con letra clara y sea conciso.  Entregue los productos al Instructor y solicite retroalimentación del taller. 3. CUERPO DEL INSTRUMENTO: Realice los siguientes ejercicios: 1. La capacidad calorífica a presión constante del agua a 200ºF es de 10,8 Btu/(lbmol.R). Calcule su capacidad calorífica en Kcal/(Kgmol.K). 2. El valor de la constante R de los gases ideales es 1545 lbf.ft 3/(ft2.lbmol.R) exprese el valor de R en atm.m3/(Kgmol.K). 3. El agua tiene una densidad de 62,4 lbm/ft3. ¿Cuánto pesan 2000 ft3 de agua: a. Al nivel del mar y 45º de latitud? b. En Denver, Colorado, donde la altitud es de 5374 ft y la aceleración de la gravedad es de 32,139 ft/s2?. 4.

Una ecuación simplificada para la transmisión de calor de un tubo al aire es la siguiente:

En donde: h: Coeficiente de transmisión de calor en Btu/(h.pie2.ºF). G: Flujo de masa en lbm/(h.pie2). D: Diámetro exterior del tubo en pies. En caso de expresar h en cal/(min.cm2.ºC). ¿Cuál sería la nueva constante de la ecuación en lugar de 0,026? 5. Al analizarse una solución salina, se ve que contiene 23,5 g de NaCl por cada 1000 cm 3 de solución, la cual tiene una densidad de 1,16. a. ¿Cuál es el porcentaje en peso del NaCl en la solución?. b. ¿Cuántos Kg de sal se deberán disolver para dar 500 L de solución?. c. ¿Qué cantidad de agua se necesitará?. 6. Para cierto proceso se requiere formar una solución que contenga 2,54 lbm de cloruro de calcio por galón de solución. Si la densidad especifica de la solución es 1,218; encuentre: a. La fracción peso de CaCl2. b. La fracción molar. c. La molaridad. d. La normalidad.

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7. Un buque-tanque transporta 150000 barriles de petróleo crudo cuya densidad relativa es de 0,82. Calcule el número de m 3 de petróleo y el número de toneladas métricas que transporta. Si el precio del barril es de 105 dólares, ¿Cuál es el valor del cargamento en pesos colombianos?. 8. Una disolución contiene 15% en masa de A (XA = 0,15) y 20% en mol de B (XB = 0,20). a. Calcula la masa de A en 175 Kg de la disolución. b. Calcula la velocidad de flujo másico de A en un flujo de la disolución que fluye a una velocidad de 53 lbm/h. c. Calcula la velocidad de flujo molar de B en un flujo que fluye a una velocidad de 1000 mol/min. d. Calcula la velocidad de flujo de la disolución que corresponde a una velocidad de flujo molar de 28 kmol B/s. e. Calcula la masa de la disolución que contiene 300 lbm de A. 9. ¿Cuál es la presión a 30 m por debajo de la superficie de un lago?. La presión atmosférica es de 10,4 m de H2O, y la densidad del agua es de 1000 Kg/m 3. Considere que g/gc es de 9,807 N/Kg. 10. Un manómetro diferencial se utiliza para medirla caída de presión entre dos puntos de una línea de un proceso que contiene agua. El peso específico del fluido manométrico es de 1,05. Los niveles medidos en cada brazo se muestran abajo. Calcular la caída de presión entre los puntos 1 y 2 en dinas/cm2.

11. La presión manométrica en un tanque de CO2, utilizado para llenar botellas de agua gaseosa, es de 51,0 psi. Al mismo tiempo, el barómetro indica una lectura de 28,0 pulg de Hg. ¿Cuál es la presión absoluta en el tanque expresada en psia?

12. A través de un ducto sujeto a una presión de succión de 4,0 cm de H2O, se encuentra fluyendo aire. El barómetro indica que la presión atmosférica es de 730 mm Hg. ¿Cuál es la presión absoluta del gas en pulgadas de Hg?

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13. Para medir la presión de un gas dentro de un recipiente se usa un manómetro diferencial como el que se muestra en la figura. Cuando se efectúa la medición, la presión atmosférica es de 730 mm Hg. El líquido medidor usado tiene la densidad de 1,6 g/cm3. ¿Cuál es la presión absoluta que existe en el gas dentro del recipiente?. La diferencia de altura entre el punto B y el A es de 10 pulgadas.

14. Un aceite tiene un peso específico relativo a 60°/60° F de 0,790. Calcular su densidad en grados API y grados Baumé. 15. Una solución de sacarosa tiene una densidad de 20 grados Brix. a. ¿Qué porcentaje en peso de sacarosa contiene? b. ¿Cuál será su densidad relativa? c. ¿Cuál será su densidad en gramos por centímetros cúbicos? 16. Una planta produce una mezcla de 90% en mol de etanol (C2H5OH) y el resto de agua. a. Calcule la fracción en masa de etanol. b. Si la producción de la planta es 1000 lbmol/h, calcule la producción equivalente en kg/min. c. Para la producción de (b), calcule los flujos molares de los componentes de la corriente en kgmol/h.

17. Una corriente que contiene: H2O: 0,4; C2H5OH: 0,3; CH3OH: 0,1 y CH3COOH: 0,2 en fracciones en masa, se alimenta a una columna de destilación a razón de 1000 lb/h. Convierta estas variables de las corrientes a: a. Flujos molares por componente. b. Flujo molar total y fracciones molares. c. Fracciones molares, en base libre de agua. 18. Una solución que contiene Na2S, NaOH y Na2CO3 en agua se conoce como “licor blanco” y se usa en la industria del papel para procesar pulpa de madera. Supóngase que el análisis de laboratorio indica 50 g/L de Na2S, 250 g/L de NaOH y 100 g/L de Na2CO3. Si la densidad de la solución es 1,05 g/cm3, calcule los flujos molares por componente, correspondientes a un flujo total de la corriente de 1000 kgmol/h.

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19. Un gas contenido en un dispositivo cilindro embolo vertical sin fricción. El embolo tiene una masa de 4kg y un área de sección transversal de 35cm 2, un resorte comprimido ejerce una fuerza de 60N sobre el embolo. Si la presión atmosférica es de 95KPa, determine la presión dentro del cilindro. 20. Una olla a presión cocina mucho más rápido que una cacerola ordinaria, al mantener la presión y temperatura más altas en el interior. La tapa de una olla de presión sella perfectamente, y el vapor puede escapar solo por una abertura en la parte media de la tapa. Una pieza separada de cierta masa, la válvula se coloca sobre esta abertura y evita que el vapor se escape hasta que la fuerza de la presión supere el peso de la válvula. En esta forma, el escape periódico del vapor previene cualquier presión potencialmente peligrosa y mantiene la presión interna con un valor constante. Determine la masa de la válvula de una olla a presión, cuya presión de operación es de 100KPa manométrica y que tiene un área de sección transversal con abertura de 4mm 2. Suponga que la presión atmosférica es de 101,325KPa. 21. La harina de trigo debe ajustarse a un contenido de humedad de 15% en base seca. Si el grano entero que se recibió en la fábrica tenía 11.4% de humedad inicial. Calcular la cantidad de agua que se debe adicionar a la harina para obtener la humedad deseada por cada 100kg de grano que entra al proceso. 22. Se mezcla 150lb de un sólido húmedo que contiene 75% de agua en b.s. con 18 lb de agua. ¿Cuál es el porcentaje de agua de la mezcla resultante en base seca y base húmeda?. 23. La presión de vacío en un enlatado es de 10inHg (pulgadas de mercurio). El volumen del espacio de cabeza del enlatado es de 16,4cm 3, la temperatura del sistema es de 20°C y la presión atmosférica es 30inHg (pulgadas de mercurio). El espacio de cabeza está saturado con vapor de agua. Calcule la cantidad de aire presente en el espacio de cabeza en enlatado en kgmol (presión de vapor del agua a 20°C es de 2336,6Pa).

PRODUCTO (S):

1. Respuestas a los ejercicios propuestos Observaciones y/o recomendaciones: