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3.2.

Indique si los siguicnnes procaos reptesentan sisuexnas abiertos 0 113605.
a) El ciclo dc carbouo global de la Tium....
3.4. Cite un ejemplo de: 
:1) Un proceso en estado no estacionario
b) Un proceso en estado estacionario
Dibujetmdiagxamaoe...
3.8. Uno de los:  métodos comerclnles man comnnen porn product:  cl uillcio puro que use nan pom
fnbricnr semiconductor-en...
3.10. Examine los procesos de la figura 3.10. Cada cuadro representa un sistemna.  Para cada Imo. 

indique si: 

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3.12. Determine el tango de las siguientes matrices: 

I c)  3% 

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3.22.

Un secador admite madera mojada (20.1% agua) y reduce e1 contenido de agua a1 8.6%. 

Queremos determinar los kg de...
3.24. Una planta de laca debe entnegar 1000 II) de una disolucién de nitrocelulosa al 8%.  Tienen en
existencia una disolu...
3.26. Se llama sedimentos 0 lodos a los sélidos hiimedos que resultan del procesamiento de las
aguas residuales municipale...
3.28. Con objeto de preparar una disolucién dc écido sulflnico al 50.0%,  1111 écido diluido de dese-

cho que contiene 28....
3.34. En la fabricacién de acetato de finilo se descarga al alcantarillado un poco de écido aoétioo
que no reacciono.  junt...
3.42.

Se debe preparar una disolucion acuosa que contenga 8.8% de KI y que sexviréi para grabar

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3.44. Carbono en foxma de coque libme de hidrégeno se quuna: 
a) Hasta combustién completa empleando aire teo'1ico. 
b) Ha...
3.46. Un gas que contiene sélo CH.  y N2 se quema con aire pam producir un gas de chimenea con
1m anélisis de Oxsat de CO....
3.48. Coque seco compuesto por 4% de sblidos inertes (ceniza).  90% de caxbono y 6% de hidrc'>ge-
no se quana en un homo c...
3.56. Un gas preparado especialmente con 80.0% de CH.  y 20.0% de N2 se quema con aire en una
caldela.  E1  de Orsat del g...
3.58. Una conimte de gas de desecho de una planta se elimina quemandola en una llamamda con
aire.  El gas de desecho tiale...
3.60. Los pmductos y subproductos de la combustion del carbon pueden clear problemas ambien-
tales si el proceso de combus...
3.62.

E1 procesamiento de microchips saniconductores a menudo implica la deposicién quimica
de capas delgadas mediante va...
3.64. En la industna electrénica se usan taijetas de circuitos impnesos (PCB) para conectar compo-
nentes y sostenerlos en...
3.66. El Acta de Aire Limpio de Estados Unidos obliga a los fabricantes de automéviles a garanti-
zar que sus sistemas de ...
3.68. El diagrama de la figura P3.68 representa lma columna de destilacion tipica pero simplifica-
da.  Los flujos 3 y 6 cons...
3.70. El silicio de grado metal1'n'gico se purifica a gmdo electrénico para su uso en la industria de
los serniconductores ...
3.72. La purificacién criogénica de hidrégeno se realiza como se mliesua en la figura P3.72. NO se
intercambia masa en los i...
3.74. En 1988. La (CMA) Chemical Manufacturers Association de Estados Unidos inicio una la-
bor de mejoramiento ambiental ...
3.76. En la figura P3.76 se muestra rm diagrama de flujo simplificado de la fabricacion de azucar. 
La cafia de azucar se alim...
3.78. El diagrama que se muestra en la figura P3.78 representa el proceso para la produccion de
dioxido de titanio (TiOz) e...
Clariticador

Silicatos inerles secador
Fe que no raaccéono

I-‘igura P3.78
3.80. En una mzilquina de papel sanitaxio.  una vez que se elimina el agua del papel en las diversas
etapas,  ésta se devu...
3.82. Se desea desalinizar agua de mar por ésmosis invetsa empleando el esquema que se indica en
la figum P3.82. Utilice lo...
3.84. La ult1afiltracio'n es 1m método para lirnpiar los flujos de entrada y de salida de diversos
procesos indusuiales.  El...
3.86. Con objeto de ahorrar energia.  el gas de chimenea de 1m homo se usa para secar arroz.  El
diagrama de flujo y los da...
3.88. Se puede alimentar ticloruro de boro (BCl, ) gaseoso a una corriente de gas y usarlo para
contaminar silicio.  La re...
3.90. Una mezcla de acetileno (CZHI),  etileno (C2H‘) y agua se alimenta en una corriente gaseosa a
un reactor en el que, ...
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Balance cap 3

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Balance cap 3

  1. 1. 3.2. Indique si los siguicnnes procaos reptesentan sisuexnas abiertos 0 113605. a) El ciclo dc carbouo global de la Tium. b) El ciclo dc carbono dc un bosquc. c) Unn1otorfuctadcbordapa1annalancha_ d) El acondicionador dc air: de una casa respecto al rcfiigcrantc.
  2. 2. 3.4. Cite un ejemplo de: :1) Un proceso en estado no estacionario b) Un proceso en estado estacionario Dibujetmdiagxamaoexpliqueelpxocesoenmenosdecuauofiases. Cualquiaprocesoque pueda imaginar es aceptable; no tiene que ser un proceso de quimica.
  3. 3. 3.8. Uno de los: métodos comerclnles man comnnen porn product: cl uillcio puro que use nan pom fnbricnr semiconductor-en en el pa-oceno Siemens (venue In Fig. P3.8) dc deponiciou qulmicu dc vapor (CVD). Una chmnrn couticne unn hm-tn dc niliclo calieme aobw In cunl me hnce punt unn mezcln do ta-iclorouilnno dc nltn purezn e Ixidrogv. -no do nltn pun. -nu. El uilicio pm-o (EGS: slllclo dc undo electronico) me deposit: uobne In bnrru como un solido policristnllno. (Poste- rionneute no fnbricnn monocrlntnles dc Si fundiendo cl EGS y extmyeuclo un nolo cxistnl del uquido fundido. ) La mnccion es: H. (g) + SII-{CI, (g) —> Si(n) + 3HCI(g). Eu un principle. In bnrrn lint: mm mum do 1460 3 y In finccion molnr dc-I H, an :1 ans de unlidn en de 0.223. Ln finccibn molar del H. en In nlimcnlncldn nl reactor en de 0.580. y In nlimcntacldu ingn. -on cou unn w. -Iocidnd dc 6.22 kg moflh. (, CutI merit In mlum do In burn deupuéu dc trmmcaanidoa 20 nn‘nutou7
  4. 4. 3.10. Examine los procesos de la figura 3.10. Cada cuadro representa un sistemna. Para cada Imo. indique si: a) El proceso esté en 1) estado estacionario. 2) estado no estacionario o (3) condicion desconocida b) E1 sistexna es 1) cerrado. 2) abierto. 3) ninguna de las dos cosas o 4) ambas La linea ondulada representa el nivel inicial del fluido cuando se los flujos. En el caso c). el tanque peimanece lleno. P F—g—F E : ‘:T-M Inlcialmenlalono P F Io) (D) (c) Figlu'a P3.l0
  5. 5. 3.12. Determine el tango de las siguientes matrices: I c) 3% Lmo-— mun sun. » a) -121.39? ' 2») i1 3 3- i
  6. 6. 3 H. Pam nu proceso. su asistcmc ha preparado cuatro balances de umteria: 0.2.: NaCl + 0.35 KC! -9-0.55 H20 — 0.30 0.35 Nacl - 020 KCl + 0.40 H, o = 0.30 0. .10 Nacl - 0,15 KC1 + 0.05 I-[,0 - 0.40 1.00 Nacl + 1.00 KC! - 1.00 I-1,0 = 1.00 El dice que (‘OHIO Ins cumn) ccuacionos cxccdcn cl nluncvo dc incbgnitas, trcs. no hay solucibn. Llisté en lo correc-to? Explique si es posible 0 no obtener unn solucion nnjca.
  7. 7. 3.22. Un secador admite madera mojada (20.1% agua) y reduce e1 contenido de agua a1 8.6%. Queremos determinar los kg de agua eliminados per kg de madaa que ingresa a) el proceso. Haga un dibujo del proceso. coloque los datos en la figura. escoja tma base de célculo. deter- mine el nfimero de variables cuyos valores se desconocen y el nnmero de ecuaciones inde- pendjentes que es posible escribir para el proceso. gPuede haber una solucién (mica? 5' CaSO4 3 % 3 H2304 H20 1.27% 1.27% I-‘igura P3.21
  8. 8. 3.24. Una planta de laca debe entnegar 1000 II) de una disolucién de nitrocelulosa al 8%. Tienen en existencia una disolucién a1 5.5%. 1,Cué. nta nilrocelulosa seca deben disolver en la disolucién pam surtir el pedido?
  9. 9. 3.26. Se llama sedimentos 0 lodos a los sélidos hiimedos que resultan del procesamiento de las aguas residuales municipales. L05 lodos deben secarse antes de convenirse en composta. 0 de sometetse a algim otto tmtamiento. Si un lodo que contiene 70% de agua y 30% de solidos se pasa por un secador y el producto resultante contiene 25% de agua, Lcuénta agua se emp0ra- xa por cada tonelada de lodos que se envia a1 secador?
  10. 10. 3.28. Con objeto de preparar una disolucién dc écido sulflnico al 50.0%, 1111 écido diluido de dese- cho que contiene 28.0% de H280‘ se mezcla con un écido compmdo que contiene 96.0% de H130, LCIIQIIIOS kilogramos del écido concmtmdo seré necesario adquixir por cada 1 00 kg de écido diluido?
  11. 11. 3.34. En la fabricacién de acetato de finilo se descarga al alcantarillado un poco de écido aoétioo que no reacciono. junto con otros compuestos. Se ha acusado a la coinpafiia de descargar diversos contaniinantes en una cantidad supelior al Iimite especificado por la ley. No es posible medir la descarga ditectamente porque no se han instalado dispositivos para medir el flujo. pen) es posible tomar muestras de liquido en diferentes puntos de las tuberias de d1ena- je y medir la concenlmcién de clorum de potasio. En una alcantarilla, la conoenuacién es de 0.105%. Se introduce una disolucion de 400 g de KCI en 1 L a una velocidad constante de 1 L por minuto dnrante un lapso de media hora en una alcantarilla situada 500 pies ooniente abajo. y a 1200 pies cotriente abajo se mide Ima conceniracidn media m estado estacionatio de KCI de 0.281%. (, Cuél es la Velocidad de flujo del fluido por el drenaje en kg/ min?
  12. 12. 3.42. Se debe preparar una disolucion acuosa que contenga 8.8% de KI y que sexviréi para grabar oro en taxjetas de circuitos impnesos. La disolucion deseada debe crearse combinando lma disolucion concentmda (12% de KI y 3% de 1. en I-I20) con una diluida (2.5% de KI y 0.625% de 1,). a) gCu5l deberé ser el valor de R (la relacion entne los pesos de las disoluciones concentrada y diluida) pam obtener la disolucién de gxabado deseada? gcuél semi la concentmcién de 1. en la disolucion final? b) Cabe sefialar que no es posible variar de forma independiente la conceniracién tanto de KI como de 1. en la mezcla final con solo variar el valor de R Deduzca una relacién enlre la fraccién en peso de KI y la fraccion en peso de 1. en la mezcla con el fin de ilustrar este punto.
  13. 13. 3.44. Carbono en foxma de coque libme de hidrégeno se quuna: a) Hasta combustién completa empleando aire teo'1ico. b) Hasta combustién completa empleando 50% de aire en exceso. c) Con 50% de aim fll exceso pem el 10°/ o del caxbono sélo se quema hasta 00. En cada caso. calcule el de gas que se obtendfia msayando los gases de chimenea con un aparato de Oxsat.
  14. 14. 3.46. Un gas que contiene sélo CH. y N2 se quema con aire pam producir un gas de chimenea con 1m anélisis de Oxsat de CO. : 8.7%, CO: 1 .0%, O1;73.8% y N. : 86.5%. Calcule el porcentaje de ajre en exceso que se utilizé en la combustién y" la composicién de la mezcla CH4-N2.
  15. 15. 3.48. Coque seco compuesto por 4% de sblidos inertes (ceniza). 90% de caxbono y 6% de hidrc'>ge- no se quana en un homo con aire seco. El residuo sélido de la combustién contiene 10°/ o de carbono y 90% de ceniza inerte (y nada de hidrégeno). E1 contenido de ceniza inerte no interviene en la reaccibn. El anélisis de Orsat del gas de chimenea es: 13.9% de CO. . 0.8% de CO. 4.3% de 0. y 8 1 . O% de N, . Calcule el porcentaje de aire en exceso con base en la combustién completa del coque.
  16. 16. 3.56. Un gas preparado especialmente con 80.0% de CH. y 20.0% de N2 se quema con aire en una caldela. E1 de Orsat del gas de chimenea producido es: 1.2% de CO. . 4.9% de 0. y 93.9% de N. . A fin de reducir la concent: mcio'n de CO. a] el gas de chimaxea. una buena parte del CO. de la caldera se absorbe antes de que los gases de la combustién pasen a la chimmea. Suponga que la combustién es completa. Calcule el aire en exceso y la razén entre los moles de los gases que salen por la chimenea y los moles del gas de aljmentaciéxx
  17. 17. 3.58. Una conimte de gas de desecho de una planta se elimina quemandola en una llamamda con aire. El gas de desecho tiale la composicién: CH. : 317%, CO. : “Wu, CO: 8%, H. : 10°/ o, 0.: 2%, H23! 2%, H20: 2%, N. : 36°/6 El de Orsat del gas de salida revela 1111 0.3% de SO. ademés de C0,. 0. y N. . Calcule el pomentaje de aire en exceso y el anélisis de Ozsat completo. z, Cuél cree que sea el porcentaje de error e1 e1 analisis de Oxsat que calculé?
  18. 18. 3.60. Los pmductos y subproductos de la combustion del carbon pueden clear problemas ambien- tales si el proceso de combustién no se efectila debidamente. Un combustible con 74% C. 14% H y 12% ceniza se quema para producir un gas de chimenea que contiene 12.4% de C0,. 1.2% de CO. 5.7% de 0. y 80.7% de N2 sobre una base seca. Se le pide a usted determinar a) Las lb de carbon quemadas por cada 100 lb mol de gas de chimmea b) El porcentaje de aire en exceso empleado c) Laslbdeaireusadasporcada lbdecarbén d) £Son Validos los calculos? Explique.
  19. 19. 3.62. E1 procesamiento de microchips saniconductores a menudo implica la deposicién quimica de capas delgadas mediante vapor (CVD. chemical vapor deposition). E1 matefial que se deposita debe tenet ciertas propiedades deseables. Por ejemplo. para recubrir aluminio u otras bases. se deposita una capa de diéxido de silicio contaminado con pentéxido de fésforo para formar un recubrimiaito pasivador (de proteccién) por medio de las reacciones simul- taneas Reaccion 1: Si}-1‘ + 0, —) Si02 + 21-[.2 Reaccion 2: 4PH3 + 50. —) ZPIOS + 6H2 Detemnine las masas relativas de Sill. y PH, que se requierm para depositar ma pelicula que contenga 5% en peso de fosforo en este recubrimiento protector.
  20. 20. 3.64. En la industna electrénica se usan taijetas de circuitos impnesos (PCB) para conectar compo- nentes y sostenerlos en su sitio. En la prodilccion se pega un laminado de cobne de 0.03 pulg de espesor a una tarjeta de pléstico aislante. A continuacién se impxime sobre la taxjeta un patron de cincuito con un polimero quimicamente resistente y el cobre no deseado se elimina mediante 1m bafio quimico de grabado con reactivos especiales. Si el cobre se trata con Cu(NH, )‘Cl1 (cloruro citprico de amonio) y NH‘0H (hidroxido de amonio), los productos son agua y Cu(NH, )4Cl (cloruro cuproso de amonio). Una vez disuelto el cobre, el polimero se elimina con disolventes para que el circuito impreso quede listo para continua: el proceso. Si en una tarjeta de 4 pulg por 8 pulg se debe eliminar el 75% de la capa de cobre de un solo lado de la taxjeta empleando los reactivos mencionados, cuantos gramos de cada reactivo se consumirén? Datos: la densidad del cobre es de 8.96 g/ cm’.
  21. 21. 3.66. El Acta de Aire Limpio de Estados Unidos obliga a los fabricantes de automéviles a garanti- zar que sus sistemas de control cumpliran las normas de emisiones dmante 50,000 mi. Tam- bién obliga a los fabticantes de alltoniéviles a gamntizar que sus sistemas de control cumpIi- ran las normas de emisiones durante 50.000 mi. También obliga a los propietarios de auto- mo'viles a dar mantenimiento al sistema de control del motor con estricto apego a las especi- ficaciones del fabricante y a utilizar siempre la gasolina correcta. Al probar el escape de un motor que tiene 1m anélisis de Orsat conocido de 16.2% CO. . 4.8% 0. y 79% N2 en la salida, usted se sorprende al comprobar que e11 el extreme del silenciador el analisis de Oxsat da 13.1% de C0,. LS6 puede deber esta discrepancia a una fuga de aire hacia el silenciador? (Suponga que los analisis son correctos. ) De ser asi. calcule los moles de aire que entmn por cada mol de gas de escape que sale del motor.
  22. 22. 3.68. El diagrama de la figura P3.68 representa lma columna de destilacion tipica pero simplifica- da. Los flujos 3 y 6 consisten en vapor de aguay agua. y no entran en contacto con los fl11idos de la columna que contiene dos componentes. Esciiba los balances de materia total y de componentes para las mes secciones de la colunma. gcuantas ecuaciones independientes re- presentarian estos balances? Condensador 1 Alimenta-cion 2 Cabezas 3 H20 de enfriamfento 4 Producto 5 Refiujo 6 Vapor de agua 7 Colas 6 FlUj0 de Iiquido a la caldera de reflujo 9 Flu; -9 de vapor a la oorumna. Caldera do reflujo Figura P3.68
  23. 23. 3.70. El silicio de grado metal1'n'gico se purifica a gmdo electrénico para su uso en la industria de los serniconductores haciendo una separacion quimica de sus impurezas. El Si metalico reac- ciona en diversos giados con cloruro de hidrogeno gaseoso a 300°C para formar (‘llV€TSOS silanos policlorados. El triclorosilano es liquido a temperatma ambiente y se separa facil- mente por destilacién fraccionada de los dernas gases. Si 100 kg de silicio reaccionan como se muestra en la figura P3.70, gcuénto uiclorosilano se produce? Mom 21 .42H, SicI, 14.29Sicl, 100°. Hsicl, Figura P3.70
  24. 24. 3.72. La purificacién criogénica de hidrégeno se realiza como se mliesua en la figura P3.72. NO se intercambia masa en los intencambiadores de calor. Trate de calcular la composicion del flujo A . 1,Puede hacerlo? Explique s11s resultados. A continuacion. suponga que mide los moles de H2 en el flujo B y obtiene 0.3 moles. £Puede ahora resolver la composicion de A? Por ultimo. si determina que en B hay 0.3 moles de H2 y 6.8 moles de CH. . Lsc puede resolver el proble- ma? (Esta ahora el problema sobreespecificado. especificado exactamente o subespecificado?
  25. 25. 3.74. En 1988. La (CMA) Chemical Manufacturers Association de Estados Unidos inicio una la- bor de mejoramiento ambiental ambiciosa y muy completa: la iniciativa de Cuidado Respon- sable. Esta iniciativa comprornetié a los 185 miembros de la CMA a asegurar un mejora- miento continuo en las areas de salud. seguridad y calidad ambiental. asi como a detenninar y responder a las preocupaciones del pfiblico relacionadas con sus productos y operaciones. El corazon de la iniciativa de Cuidado Responsable radica mi sus seis Codigos de Préclicas Gerenciales. Estos cédigos exigen a las conipafiias miembros establecer metas y programas especificos para mejorar su desempefio a lo largo de todo el ciclo de Vida de sus productos quimicos: desde la investigacion a la pnoduccion, manejo de desechos. transporte del produc- to. uso y. finalmente. disposicion. Uno de los codigos. Prevencién de la Contaminacion, aborda un problema que el pfiblico ha mencionado como una de sus principales preocupacio- nes en lo tocante a la industria: el manejo de desechos peligrosos. El codigo obliga a las compafiias a establecer metas especificas para reducir su generacion de desechos. peligrosos o no. Una de las mejores formas de reducir o eliminar los desechos peligrosos es por medio de la reduccién de las fuentes. En general. esto implica usar diferentes materias primas o redisefiar el proceso de produccion a fin de elirninar la geneiacion de subproductos peligro- sos. Por ejemplo. consideremos el siguiente proceso de extraccion a contracorriente (Fig. P3.74) para recuperar xileno de rm flujo que contiene 10% de xileno y 90°/ o en peso de solidos. El flujo del que se extraera xileno ingresa en la unidad 2 con una tasa de flujo de 2000 kg/ I1, A fin de contar con un disolvente para la extraccién. se alimenta benceno puro a la unidad 1 con una velocidad de flujo de 1000 kg/ h. Suponga que el liquido que fluye con los solidos que salen de ma unidad tiene la misma composicion que el flujo liquido que sale de la misma unidad Determine las concentraciones de xileno y benceno en todos los flujos. 5Cuél es el porcentaje de recuperacion del xileno que ingiesa e11 el proceso en la unidad 2? Comente de producto (sin sofidos) 0.9 solidos J 1 xileno } Alirnentacibn Figura 1>3.74
  26. 26. 3.76. En la figura P3.76 se muestra rm diagrama de flujo simplificado de la fabricacion de azucar. La cafia de azucar se alimenta a un molino donde se extrae jarabe por tzrituraciénz el “bagazo" resultante contiene 80% de pulpa. El jarabe (E) que contiene fiagmentos finamente divididos de pulpa se alimenta a una malla que separa toda la pulpa y produce un jarabe transparente (H) que contiene 15% de azucar y 85% de agua. El evaporador produce un jarabe "pesado“ y el cristalizador produce 1000 lb/ h, de cristales de azucar. :1) Determine el agua eliminada en el evaporador en lb/ h b) Determine las fiacciones de masa de los componentes del flujo de desecho G c) Determine la tasa de alimentacion de cafia de azucar a la unidad en Ib/ h ti)‘ Del azucar que entra con la cafia. gqué porcentaje se pierde con el bagazo? e) ésta una operacion eficiente? 'Explique por que’ si 0 por que no. Mazficar IOOOMI D conform . efffffa s°M°35?. §§$. ,p, Frgura P3.76
  27. 27. 3.78. El diagrama que se muestra en la figura P3.78 representa el proceso para la produccion de dioxido de titanio (TiOz) empleado por la compafiia Canadian Titanium Pigments de Varennis. Quebec. La escoria Sore! tiene el siguiente analisisz % en peso TiO2 70. Fe 8 Silicatos inertes 22 y se alimenta a un digestor donde reacciona con H2804, el cual ingresa como disolucion acuosa al 67% (por peso). Las reacciones en el digestor son las siguientes: no, - H2804 —> “nose. at (1) Fe + g 0. — H2804 —> FeS04."+I_-12.A(i>)v: ’ (2) Ambas reacciones son completas. Se alimenta la cantidad de H230‘ que se requiere en teoria para la escoria Sore}. Se alimenta oxigeno puro en la cantidad teorica necesaria para que todo el Fe de la escoria Sore] reaccione. Se afiade al digestor chatarra de liierro (Fe puro) a fin de reducir la formacion de sulfato férrico a niveles insignificantes. Se afiaden 36 libras de chatarra por cada libra de escoria Sorel. Los productos del digestor se envian al clarificador. donde se elirninan todos los silicatos inertes y el Fe que no reacciono. La disolucion de Ti0S0‘ y FeSO‘ del clarificador se enfiia para cristalizar el F8304, el c11al se elimina por completo mediante un filtro. La disolucion del producto TiOSO4 que pasa por el filtro se evapora hasta una suspension que contiene 82% en peso de TiOSO‘. La suspension se envia aun secador de donde se obtiene el hidrato puro. ‘H0504 ' H20- Los cristales de hidrato se envian a un homo rotatorio de flama directa donde se produce el TiO2 puro de acuerdo con la siguiente reaccion: La reaccion (3) es completa Con baseen 100 lb de escoria Sore] alimentada, ca. lcule: . a) Las libras de agua eliminadas por el evaporador. b) Las lb de H20 que salen del secador por lb de aire seco si el aire entra con un contenido de 0.036 moles de H20 por mol de aire seco y la tasa de alimentacion del aire es de 18 lb mol de aire seco por cada 100 lb de escoria Sorcl. c) Las libras de TiO2 puro
  28. 28. Clariticador Silicatos inerles secador Fe que no raaccéono I-‘igura P3.78
  29. 29. 3.80. En una mzilquina de papel sanitaxio. una vez que se elimina el agua del papel en las diversas etapas, ésta se devuelve para transportar més pulpa (85% fibra) a lmvés del sistema. Véase la figum 133,80, Calcule las cantidades de fibra desconocidas (todos los valores de la figura estén en kg) en kg. R P N Pu! a nueva — @‘; 1! Fib 7 Tanque de ra a! m8C6' Agua 18 namlanto I (dams 10) Retomo al proceso E Fibra 103.26 Efluenta Agua 3309 F I b ra Agua 4161 Figura P3.8(}
  30. 30. 3.82. Se desea desalinizar agua de mar por ésmosis invetsa empleando el esquema que se indica en la figum P3.82. Utilice los datos que se dan en la figum para detemljnarz a) La tasa de eliminacién de saknuera de desecho (B) b) La velocidad de produccién de agua desalinizzda (lla1na& agua potable) (D) c) La fmccién de la salmuera que sale de la celda de ésmosis (que act1'1a en esencia como un sepamdor) que se recicla. Recidaie de sarmuera Aqua Ge mar . Salm-Jara de dasecho (8) I000 3.1% do sat 5.25% de sal :1-I; desal‘ Izada A333 ppm J3 sal Figura P3.82
  31. 31. 3.84. La ult1afiltracio'n es 1m método para lirnpiar los flujos de entrada y de salida de diversos procesos indusuiales. El atractivo de la tecnologia es su sencillez. pues basta con instalar una membrana a trave's de m flujo para separar fisicamente materiales indeseables como aceite. suciedati particulas nletalicas. polimeros y similares. El tnlco. por supuesto. es encontrar la memblana apropiada. El material de separacién tiene que satisfacer 1m dificil conjunto de condiciones. Tieue que ser muy delgado (de menos de una micra) y altamente poroso. aun- que lo bastante fuerte para resistir mes tras mes fuertes esfuerzos de flujo del liquido. pH. abrasion de particulas. temperatum y otras caracteristicas de opemcion de las plantas. Un sistema comercial consiste en médulos estandar formados por haces de tubos de carbono poroso recubiertos intemamente con una serie de composiciones inorganicas patentadas. U11 modulo esta'ndar tie11e seis pulgadas de dia'metro y contiene 15 1 tubos de 4 pies de largo cada 11110. con un area de trabajo total de 37.5 pies cuadrados y 1u1a produccion diaria de 2.000 a 5.000 galones de filtrado. El diametm éptimo de los tubos es de cerca de 0.25 pulgadas. U11 sistema probablemente durara dos o tres afios antes de que sea necesario cambiar los tubos por un exceso de acurnulacién de residuos sobre la membrana. Una lin1pie- za quimica automatica y periodica de los haces de tubos forma pane del funcionamiento normal del sistema. Al pasar por el filtro. la concerltracién de aceites y suciedad en el flujo de salida se incrmnenta en un factor de 20 respecto a la del flujo que entra. Calcule la tasa de reciclaje en galones por dia (g. p.d. ) para la configuracion que se muestra en la figura P384 y calcule la concenuacion de aceite y suciedad en el flujo que va al proceso. Los valores encerrados en circulos en la figura cornesponden a las concenlraciones conocidas de aceite y suciedad. Ultrafimacién de agua Hmpia Desmtga. del concentrado de aoene y suciedad para’ Ieuso AI proceso an reciroulacion 100 p. s.i. 160° F Figura P3.84
  32. 32. 3.86. Con objeto de ahorrar energia. el gas de chimenea de 1m homo se usa para secar arroz. El diagrama de flujo y los datos conocidos se muestran en la figura P3.86. LA cuanto asciende el gas de reciclaje (en lb mol) por 100 lb de P si la concentracién de agua en el flujo de gas que ingresa en el secador es del 5.20%? Recsdajgfi w Gas htmedo (Tb mol) 9.31% H20 Gas de chimenea _ 5 (lb mol) ‘ 4.73% H20 A]'rr_. .3n‘[aCj. jn A| imentaCién‘ Cb BITOZ F (lb) de arroz P (D) 75% arroz 95°/ : arroz 25°: -"9 agua 5% 39U3 Figura P3.86
  33. 33. 3.88. Se puede alimentar ticloruro de boro (BCl, ) gaseoso a una corriente de gas y usarlo para contaminar silicio. La reaccion mas simple (pero no la (mica) es 4BCl3 + 3Si —> 3SiCl4 + 4B Si todo el BCIJ que no reacciono se recicla (véase la Fig. P188), gcual sera la razon molar entre el reciclaje y el SiCl‘ que sale del separador? La conversion en una pasada por el reactor es de 87%, y se ali111e11ta un mol de BCIS por hora al reactor. 100% BcI, iq) I-‘igura P3.88
  34. 34. 3.90. Una mezcla de acetileno (CZHI), etileno (C2H‘) y agua se alimenta en una corriente gaseosa a un reactor en el que, durante una pasada. 60% del etileno y parte del acetileno reaccionan para formar etanol (C21-ISOH) y écido acético (C2H4O2). La razon molar de CZHZ a C2H‘ en la alimentacion bmta al reactor es de 1.105 a 1, y también hay 0.4 kg de agua por cada kg de etileno que se alimenta a. l reactor. Los productos que salen del reactor se separan en dos flujos: 1) etanol liquido (70%), agua y acido acético y 2) un flujo de reciclaje que contiene solo etileno y acetileno gaseosos que se combinan con la alimentacion nueva. la cual se compone de 52.5% de acetileno y el resto de etileno. La combinacion de reciclaje. alimentacion nueva y agua es el flujo que se introduce en el reactor. Calcule la razon molar entre el flujo de reciclaje y el flujo de alimentacion nueva, y las fracciones molares de C2H‘ y CzH2 e1 e1 flujo de reciclaje.

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