/3 y B> l";pulg 4=& 4>U mol LCl, H>U mol aire$ P : 4 U mol de LCl$ * : solución o"tenida& ?>U LCl en peso$ : agua$ Cálculo previo&
* : ?>> l"mol
+"mol L4O : T> ÷ ?H : K,>> .gmol$ LCl : ?> ÷ 5,K : >,4R .gmol$ ?>>,>> U
U mol : TB,H> : K,4>
*e determina la cantidad de moles& 24 : 2? x <4;?=;BT4== : ?BK pie 5 9 : 5> >>>;?BK : 4>R +"mol$ (alance otal& 9 D : P D * (alance Parcial$ LCl& L4>& 0ire&
<>,4>=<4>R= : >,>4 P D >,>K4 * : >,TBH * <>,H>=<4>R= : >,TH P P : x 4>R=;TH : ?T l"mol$
PRI NC I PI OS BÁSI COS Y CÁLC ULO S EN PER O ACI ONES Y PR OCESO S DEI NG ENI ER Í A AUTOR:I NGºEDWI N GUI LLERMO GÁLVEZ TORRES
HM
UN#5E$S# NC#+N! >J+S? FUST#N+ S4NC7E6 C$$#@NA
FCU!T E #NGEN#E$% &U%'#C ( 'ET!)$G#C ESCUE! *$+FES#+N! E #NGEN#E$% &U%'#C
P :?T l"mol$ >,4><4>R= : >,>4T= D >,>K4 * * : >,4><4>R= >$>4T=;>,>K4 * : ,>K4 * : R5? l"mol$ : >,TBH
EJE'*!+ *$4CT#C+1 -alance de 'ateria en la #ndustria zucarera. .
T+S E! *$+CES+1 Molienda iaria
:
R>>$>>> on ca)a ; día
Molienda
:
5K$>>>onca)a;hora$
%xtracción
-.
C.
:
3i"raUca)a
:
ortaUca)a
:
T>$T5U ?K$4U K$BHU
'TE$#S
-$#Z
Masa Cocida ?ra
T5$>>
Masa Cocida 4da
TK$>>
RB$>>U
Masa Cocida 5 Miel ?ra
TR$>> R>$>>
>$>>U B$>>U
Miel 4da
R>$>>
KB$>>U
7ara"e
>$>>
H4$>> U
0Ecar Comercial
TT$H>
TH$K> U
Magma
HR$>>
HH$>> U
ra
*U$E6S x
-!NCE E 'TE$# C.<
-!NCE E N T $*#C7E C.<.<
Pol : %xtracción= Pol U ca)a Pol : >$T>T5= ??$4B Pol : ?$>4B U (agao
C.<.:
0gua : K> U (agao : 3i"ra D Pol 0gua : ?K$4 D ?$>4B : ?$4H U
C.<.
(agao : 3i"ra D Pol D 0gua (agao : ?K$4 D ?$>4B D ?$4H : 54$K U : 44H$>>> on$ de "agao ; día
C.<.H
0gua de Im"i"ición& ?TB$5? U !i"ra : ?$TB x ?K$4 : 54$K U ca)a : 4>R$>>> on ; día
PRI NC I PI OS BÁSI COS Y CÁLC ULO S EN PER O ACI ONES Y PR OCESO S DEI NG ENI ER Í A AUTOR:I NGºEDWI N GUI LLERMO GÁLVEZ TORRES
H
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FCU!T E #NGEN#E$% &U%'#C ( 'ET!)$G#C ESCUE! *$+FES#+N! E #NGEN#E$% &U%'#C
/ua :;K
Ca[a K;;
J. 'ezclado =K
T$*#C7E
-a/azo ::M 7$ Mecl$ : Ca)a D 0gua Im"i"ición (agao 7ugo Meclado : R>> D ?>R 44H : RT on$ ; día : TR U ca)a
C.:
-!NCE EN E! TN&UE E JUG+ ENC!+1 Ca+7: ;.M
J. 'ezclado =K
Ju/o Encalado ENC!+
=K
Ju/o Filtrado I;.H C.:.<
!EC7 E C!1 :
>$HHK .g$ cal ; on ca)a
:
?T
:
>$> . g$ on ; día
.g$cal;día
*e tiene >$ on de CaO : >$H on Ca
C.:.:
JUG+ F#!T$+1 7ugo 3iltrado : 7ugo Meclado x ilución U 7ugo Clari!icado
(rix 7$ Clari!$ (rix 7$ 3iltrado
ilución U 7ugo Clari!icado :
?K$>> ?5$HK
ilución U 7ugo Clari!icado :
?>>
x ?>>
?>> : H$54 U
x ?>>
7ugo 3iltrado : RT x >$>H54 : K$BT on ; día
C.:. 7ugo %ncalado : 7ugo Meclado D 7ugo 3iltrado D +echada Cal 7ugo %ncalado : RT D K$BT D >$H PRI NC I PI OS BÁSI COS Y CÁLC ULO S EN PER O ACI ONES Y PR OCESO S DEI NG ENI ER Í A AUTOR:I NGºEDWI N GUI LLERMO GÁLVEZ TORRES
I;
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: R5$HT ton ; día : ?>K U ca)a
C.
EN E! S#STE' E F#!T$C#@N1 Cantidad estimada de "agacillo : >$R U ca)a : B$T on ; día
C..<
C..:
T+$T1 orta
: R>> x >$>KBH
orta
: 5H$5 on ; día
0gua
: ?K> U orta : ?$K> x 5H$5 : KR$KB on ; día
/ua -a/acillo IKIH H
!odos :<
J. Filtrado I=.H
F#!T$+
Torta M= C..
+odos : orta D 7ugo 3iltrado <(agacillo D 0gua= +odos : 5H$5 D K$BT
C.H
EN E! TN&UE E J UG+ C !$#F#C+1
Ju/o Encalado K=.:
C.H.<
C!$#F#C+$
J. ClariLicado K;.MM
!odos :.H< 7ugo Clari!icado : 7ugo %ncalado +odos 7ugo Clari!icado : R5$4T 54$B? : R>5$HH on ; día : ?>> U ca)a
C.I
Eva,oración ( EN E! S#STE' E E5*+$C#@N1
J. ClariLicado K;.MM
E5*+$+$ES
JaraDe Z
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Eva
I<
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FCU!T E #NGEN#E$% &U%'#C ( 'ET!)$G#C ESCUE! *$+FES#+N! E #NGEN#E$% &U%'#C
7ugo Clari!icado : [ D _ = *ólidos en el 7ugo Claro : *ólidos en [ D *ólidos en _ *ólidos en _ : > *ólidos en el 7ugo Claro : *ólidos en [
<4=
enemos de la ecuación <4= en =& ?K
x
R>5$HH
: > [
x
[
: ?R on ; día de 7ara"e : 4K U Ca)a
e la ecuación =& R>5$HH:
?R
_ :
C.=
D
:
_
K4H on ; día RKUCa)a
-!NCE E S@!#+S EN !+S TC7+S1 En C.=.<
SisteBa de Tres TeB,las.8 <.
$endiBiento Total en la Estación de Tachos. 9endimiento :
Purea 7ara"e Purea Melaa Purea 0ucar Purea Melaa
x ?>>
9endimiento en Melaa : ?>> R4$4R : 4R$R5 U
:.
TE'*! E 'SC+C# ra. :.< $endiBiento Sólidos z9car ra. en 'asacocida \ Q> 5T =
'iel
HH 5T
x ?>>
B4,H
'iel :da. <.H<
'asa Cocida ra. HM.I
SeBilla :;.M;
'elaza :K.K PRI NC I PI OS BÁSI COS Y CÁLC ULO S EN PER O ACI ONES Y PR OCESO S DEI NG ENI ER Í A AUTOR:I NGºEDWI N GUI LLERMO GÁLVEZ TORRES
I:
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FCU!T E #NGEN#E$% &U%'#C ( 'ET!)$G#C ESCUE! *$+FES#+N! E #NGEN#E$% &U%'#C
9endimiento en Melaa : ?>> B4,H : KR,?B
:.:
Sólidos en la TeB,la ra. :KK ;IK
:.
CoB,osición de la 'asa Cocida era. Miel ?era$
B
Purea M$C$ 5era$ Miel 4da$
: > U
B
: B> U
>
KB
?> ?>> U :..< *ólidos en la Miel ?ra$: >$> x BH$K5 : 4T$?4 U
:..: *ólidos en Miel 4da$
: BH,K5 4T,?4 : ?T$B? U$
*ólidos en 0Ecar 5ra$ : BH$K5 4R$R5 : 4>$H> U$
:..
TeB,la en 'asacocida : da..
:.H
:.H.< 9endimiento *ólidos 0Ecar 4da$ en Masa Cocida 4da$$ =
RB KB TH$K> KB
x ?>>
SeBilla ra I.
= BK$BK U
'iel
da.
JaraDe <<M;
'asa Cocida :da.
'iel : <H<
z9car :da. <=.> BK$BK : KB$KK U :.H. *ólidos en empla 4da$ : ?T$B? ; >$KBKK : 5K$KH U :.H.H *ólidos en 0Ecar 4da$ : 5K$KH ?T$B? : ?$?R U
PRI NC I PI OS BÁSI COS Y CÁLC ULO S EN PER O ACI ONES Y PR OCESO S DEI NG ENI ER Í A AUTOR:I NGºEDWI N GUI LLERMO GÁLVEZ TORRES
I
/ua #BDiDición
!echada de Cal ;.M Tn.
Tra,iche
Ca[a de z9car K;;
Tra,iche
Ju/o 'ezclado =K
Eva,oración I:M
Ju/o Encalado Encalado K=.M
Calentador
Ju/o Caliente K=.M
Ju/o ClariLicador ClariLicado Eva,orador K;.MM
!odos :.H<
-a/azo :M Ju/o Filtrado I=.H
JaraDe
Filtro
Agua = 57.54
Torta M.=
Fi/. N2 ;<1 -!NCE E 'TE$#!ES EN C ET* E! *$+CES+ *$+UCT#5+
:.I
CoB,osición de l a 'asa C ocida : da. Purea Pie de empla de la Masa Cocida 4da$ : HB U Composición del Pie de Masacocida 4da$ *emilla 5era$HH
4,>> :
Purea del Pie 7ara"e
55,55 U
HB H4
B$>> :
,R U
,>> ?>>$>> U :.I.< *ólidos en el pie de 4da$ : >,K> x 5K,KH : ?R,RT
:.I.: *ólidos de 7ara"e en el pie : >,R x ?R,RT : ??,H :.I. *ólidos de *emilla 5ra$ en el pie : ?R,RT ??,H : K,T5 :.I.H *ólidos Miel ?ra en empla 4da$: 5K,KH?R,RT : ?R,RT :.= TeB,la de 'as acocida < era.. SeBilla ra.
JaraDe MM.
'iel
'asa Cocida
z9car > $?RD 4R$R5=: K$?> U :.=.: *ólidos en *emilla 5 era$ : 4>$H> K$T5 : ?B$HR U :.=. *ólidos en Miel ?era$
: 4T,?4 D ?R$?T : B,T? U$
:.=.H *ólidos en 7ara"e
: ?>> ??$H : HH$?B U
:.=.I *ólidos Masa Cocida ? era$ : HH$?B D ?B,HR : ?>5$>? U :.=.= *ureza de la 'asa Cocida > : ?5>H$K 7ara"e
: HH$?B x H4$>> : R44R$BH
Purea Masa Cocida ?era$ :
H K5Q$>B
x ?>> : H4$HR U
?>5$>?
9endimiento en *ólidos de 0Ecar ?ra$ =
H4,HR B TH$K> B
x ?>>
= KB$R> U
SeBilla ra. SeBilla ra.
'iel
I < ; ; <
'.C.AA
H=.< < K K
IIM
< I.
I H:H.= JaraDe MM
z9car
IIM
I=<; JaraDe
'.C. >-A
z9car :da. <=
'iel :da. <H<
HMI
'.C. >CA
z9car ra :;M;
: :K.K
'elaza :KK
<<M=
JaraDe <;;
Fi/. N2 +:1 -!NCE E S@!#+S EN ! +S TC7+S1 EN *+$CENTJES ] S#STE' TE'*!S
SeBilla ra. SeBilla ra. ;=.:K
'iel
IH I H:H.=
'.C.AA
'iel
< I.
I H:H.= JaraDe H I
z9car
'.C. >-A
z9car :da. K=H.<<
'iel :da. : :K.K <
'.C. >CA : :K.K
'elaza < K.K=
=;.:M
JaraDe M HH=.: /h Y ;.=;=H I <:<.M /. sólidos h.
Fi/. N2 +1 -!NCE E S@!#+S EN ! +S TC7+S1 EN /hr ] S#STE' TE'*!S
z9car ra H<.I=
UN#5E$S# NC#+N! >J+S? FUST#N+ S4NC7E6 C$$#@NA
C.K
FCU!T E #NGEN#E$% E..*. E #NGEN#E$% &U%'#C
-alance de Sólidos eY,resados en /. de Sólidos hr. iempo %!ectivo de Molienda : ?5$R>R hrs$ Ca)a
:5K>>> .g;hr$
%vaporación
:
Q> ?K
x ?>>
Q>
: RK U 7ara"e : ?>> RK : 4K U : 5K >>> x >$4K : H RK> .g$ 7ara"e ; hr$ : H RK> x >$> : K 4K> .g$ *ólidos ; hr$
-!NCE E 'TE$#!ES EN !+S *$+CES+S UN#T$#+S %n los procesos unitarios los "alances de materiales se usan para determinar las composiciones y los pesos de las corrientes o para determinar el grado de conversión alcanado en una reacción$ +as relaciones existentes entre las masas de los cuerpos que entran en una reacción
D
LCl
→
6aCl
9eaccionantes
D
L 4O
Productos
$eaccionante !0Bite.8 es aquel reaccionante que se encuentra presente en cantidad menor que la requerida estequiometricamente necesaria para com"inarse con los otros$
$eactivo en EYceso.8 %l reactivo en exceso se !i#a como la cantidad de reactante que so"ra con respecto al reactivo límite$ Cantidad de 9eactivo : Cantidad de reactivo Cantidad de reactivo en exceso alimentado para la reacción con el reactivo limitante$
Cantidad de reactivo en exceso U en exceso de 9eactivo : Cantidad de 9eact$ necesario para
x ?>>
la reaccion con el reactivo limitante Grado de Conversión.8 es el porcenta#e de reaccionante límite que reacciona o se convierte$
PRI NC I PI OS BÁSI COS Y CÁLC ULO S EN PER O ACI ONES Y PR OCESO S DEI NG EN I ER Í A AUTOR:I NGºEDWI N GUI LLERMO GÁLVEZ TORRES
I=
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FCU!T E #NGEN#E$% E..*. E #NGEN#E$% &U%'#C
%s la cantidad consumida de un reactante con respecto a una alimentación dada, industrialmente se presenta cuando el reactante desaparece parcialmente$ *e expresa en U$ fn*
D
5;4O
4
*O4
→
9eactantes
D fnO D fn*
Productos
9eactante 6$9$
$endiBiento.8 %s el grado de predominio de una reacción deseada so"re otras reacciones, se expresa como una relación en moles o en masa$ 0
→
(
0
→
C
<6odeseada=
9endimiento :
can t i dad deseada B can t i dad al i men t ad adeA
%ste tipo de rendimiento se llama tipo de rendimiento "asado en la alimentación de un reactor$ 9endimiento :
mol es deProdu ct o mol es dereact an t e
%l rendimiento es una relación de cantidades que se expresan en proporciones$ 9endimiento& <"asado en la alimentación=$ 9endimiento :
mol es f or mados deProdu ct odeseado mol es al i men t ad o sde l rea cti vo l i mi t a nt e
9endimiento& <"asado en el consumo de reactivo=$ 9endimiento :
mol es f or mados deProdu ct odeseado mol es co nsum i dos de l rea cti vo l i mi tan t e
Selectividad.8 %s la relación de cantidad de producto deseado con respecto a la cantidad de producto indeseado$ *electividad : *electividad :
can t i dad deB can t i dad deC mol es f or mados deProdu ct odeseado mol es f or mados deprodu ct oi ndesead o
-!NCE E 'TE$#!ES &UE #N5+!UC$N $EC#$CU!C#+N. +a recirculación
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IK
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más la recirculación, de"e ser mayor que la conversión en un solo paso que se "asa Enicamente en la alimentación !resca$
R
A
B React or
C Sepa r ad or
D
S
P
Fi/. N2 ;<1 9eactor químico con recirculación$ %n este e#emplo el separador representa la torre de a"sorción principal del proceso para la producción del oxietileno$ Corrientes y su de!inición&
1
9epresenta la alimentación !resca y es la corriente que contiene reaccionantes que entran por primera ve al proceso$
-1
9epresenta la mecla de alimentación y es la corriente que entra al reactor$ +a corriente consiste en una com"inación de alimento !resco y recirculado$
C1
9epresenta los productos del reactor y es la corriente que sale del reactor$
1
9epresenta los productos que salen del separador
$1
9epresenta la corriente de recirculación$
*1
9epresenta los productos o"tenidos o deseados$
S1
9epresenta la corriente de desecho
%n los análisis de los reactores químicos con separación de productos y recirculación de reactivos no consumidos se emplean dos de!iniciones de conversión de reactivo&
Conversión GloDal1 Conv$ 'lo"al :
en t r ad areact. alproceso -sa l i dareact. delproceso en t r ad area cti vo alproceso
Conversión de un solo ,aso1 Conv$ de un solo paso :
( en t r ad a-sa l i da) derea cti vo a l reactor en t r ad aderea cti vo a l react or
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aliBentación nueva.8 +a velocidad de conversión del reacti vo a otros
Conservación de
productos, expresada como tanto por ciento de la velocidad a la que el reactivo limitante entra en el proceso como alimentación nueva$
$elación de $ecirculación.8 +a relación entre la cantidad de un reactivo recirculado y la cantidad del mismo reactivo que entra en un proceso de recirculación como alimentación nueva$
$elación de aliBentación coBDinada.8 +a relación entre la cantidad total de un reactivo presente en la alimentación del reactor, en un proceso de recirculación, y la cantidad de aquel mismo reactivo que entra en el proceso como alimentación nueva$
*roDleBa N2 <:.8 $ECT+$
*
-
0 : K> .g$ de L4*OB solución$ ( : 5> .g$ de 6aOL solución$ 9eacción& L4*OB L4*O :B
L TH
4
O : ?H
6a4*OB : ?B4
*ro,orción o $azón FiXa.8 %s la raón de la reacciónX es una raón teórica$
H SO4 Proporción o 9aón 3i#a : 2 = OH Na
1
=
0. 5
2
1
9aón de los 9eaccionantes en el 9eactor$ 5 0
0 : L4*OB :
: >,K? .gmol$
9 8
( : 6aOL :
3 0
: >,RK .gmol$
4 0
$azón en el $eactor.8 %s una raón práctica$
H SO4 9aón en el 9eactor : 2 = OH Na
0. 51 0. 75
=
0. 68 1
O"servación& %l L4*OB esta en exceso$
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Como consecuencia, el 6aOL esta en de!ecto
reacciona$
9eacción 9ea#ustada& >,RK L4*OB ,5RK 6aOL ,5RK 6a4*OB ,RK L 4O 6a4*O!ormado : B P
L4O !ormado
>,5RK .gmol x ?B4 : K4,4K .g
:
>,RK> .gmol x ?H : ?5,K> .g$
L4*OB so"rante : >,K? >,5RK : >,?5K .gmol x TH : ?5,4K .g$ H>,>> .g$
Compro"ación& (alance otal&
0 D ( : P K> D 5> : H> H> : H>
*$+-!E' N2 <.8 Jna corriente de au!re puro > l"mol$ e acuerdo a este dato, la composición de la corriente ', será& *O5 : ?, l"mol → ?, atl" * G
'
7+$N+
*O4 : H,R l"mol → H,R atl" * O4 : ?>,? l"mol 64 : RT, l"mol
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M : ?, D H,R : ?>,5 atl" *$ O4 6ecesario : que necesita las ?>,5 atl" de * para quemarse a *O 5 : ?>,5 ,K>= : ?K,BK l"mol$ (alance de 6itrógeno& 64 en 0 : 6 4 en ' >,RT 0 : RT, 0 : (alance de Oxígeno&
RT, >,RT
: ?>>,H l"mol
0 : O 4 D 64
O4 en 0 : ?>>,H RT, : 4?,4 l"mol %xceso de 0ire : O 4 en 0 O4 necesario : 4?,4 ?K,BK : K,RK l"mol
K,RK ?>> U %xceso : : 5R,4 U ?K,BK *$+-!E' N2 U de exceso de aire se logra oxidar solo el R>U del LCl que entra al reactor$ @Cuál es la composición de los gases que salen de la cámara del reactorA @Cuál sería la composición de la corriente P si el aire usado es ?>U mol de vapor L 4OA *
G
7+$N+
(ase de Cálculo& ' : ?>> .gmol > .gmol de LCl → ?>><; 4= : 4K gmol %xceso de O 4 : >,K> x 4K : ?4,K .gmol$ O4 que entra al Lorno : 4K D ?4,K : 5R,K .gmol$ (alance de Oxígeno& >,4? 0 : 5R,K A= : ?RH,KR .gmol
O4 : 5R,K> .gmol 64 : ?B?,>R .gmol
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[ U L4O $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ 0ire LEmedo
: ?>,> U
O4 : >,4? x T> : ?H,T U >> [=U 0ire *eco
64 : >,RT x T> : R?,? U ?>>,> U
Cuando en el aire hay vapor de agua& 0ire LEmedo : 0ire seco D vapor L4O
P
LCl : ?>> R> : 5>,>> .gmol Cl4: R> x : 5K,>> .gmol L4O : R> x : 5K,>> .gmol O4 : 5R,K ?R,K : 4>,>> .gmol 64 : $$$$$$$$$$$$$$$$$ : ?B?,>R .gmol 4?,>R .gmol
(alance de Oxígeno& >,?HT 0 : 5R,K 0 : : ?RH,KR .gmol
O4 : 5R,K> .gmol L4O : ?T,H> .gmol
64 ?TH,BR : ?B?,>R .gmol .gmol LCl : ?>> R> $$$$$$$$: 5>,>> .gmol Cl4 : R> x $$$$$$$$$$$$ : 5K,>> .gmol L4O : R> x D ?T,H : KB,H> .gmol P O4 : 5R,K ?R,K $$$$$$: 4>,>> .gmol 64 : $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ : ?B?,>R .gmol 4H>,HR .gmol *roDleBa N2
?5,BH U >,4H U >,? U ?>,5U RK,4R U ?>>,>> U
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FCU!T E #NGEN#E$% E..*. E #NGEN#E$% &U%'#C
*e desean conocer los siguientes t-rminos& a= %l peso de cal apagada por ?>> l"$ e masa convertida en caEstica y la composición de la cal$ "= %l peso de la disolución alcalina cargada por ?>> l"$ de masa con vertida en caEstica y la composición de la disolución alcalina$
c= 9eactivo que está presente en exceso y su porcenta#e en exceso$ d= 'rado de conversión de la reacción$ (ase de cálculo& ?>> l"$ e masa caEstica$ 9eacciones&
= CaODL
4
O → Ca
<4= 6a4CO5 D Ca
6a
6aOL:B>,>
4
CO : ?>,> 5
Ca
CaCO: ?>>,? 5
L
4
4
: RB,?
O : ?H,>4
%l pro"lema tal o como se plantea no puede resolverse sin o"tener datos adicionales$ +a in!ormación adicional necesaria es el análisis de la cal o el de la disolución alcalina$ Jn análisis de la disolución alcalina utiliada en el proceso dio los resultados siguientes& 6aOL 6a4CO5 L4O
>,KTBU ?B,HH U HB,K5 U ?>>,>> U
isolución alcalina$ (ase& ? l"$ 6aOL 6a4CO5 L4O
+" >,>>KTB >,?BHH >,HBK5 ?,>>>>>
+"mol >,>>>?BT >,>>?B>B
0tl"6a >,>>>?BT >,>>4H>H
0tl"C >,>>?B>B
>,>>4TKR
>,>>?B>B
Masa CaEstica$ (ase& ?>> l"$ CaCO5 Ca
+" ? 5,BH >,4H > ,? ?>,5 RK,4R ?>>,>>
+"mol 0tl"Ca >,?5BR >,?5BR >,>>5RR >,>>5H >,>>KRK >,4KT> >,?5HK
atl"6a >,>??K >,4KT> >,4R>K
atl"C >,?5BR >,>>KRK >,?B>K
PRI NC I PI OS BÁSI COS Y CÁLC ULO S EN PER O ACI ONES Y PR OCESO S DEI NG EN I ER Í A AUTOR:I NGºEDWI N GUI LLERMO GÁLVEZ TORRES
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(alance Parcial& *odio& O"#eto& eterminar el peso de disolución alcalina$ 6a en la masa caEstica
: >,4R>K atl"
6a en una l"$ de disolución alcalina
: >,>>4TKR atl"
Peso de la disolución alcalina& >,4R>K;>,>>4TKR : T?,K> l" (alanceotal& C
D
:
C&Cal
C DT?,K>: ?>>
M
& disolución alcalina C : ?>> T?,K> : H,K> l"$ M& masa caEstica (alance Parcial& Car"ono& O"#eto& Calcular el peso de CaCO5 en la cal$ C en la masa caEstica
: >,?B>K atl"
C en 6a4CO5 : T?,K> x >,>>?B>B : >,?4HK atl" C en CaCO5 : >,?B>K >,?4HK : >,>?4> atl" Peso de CaCO5 : >,>?4> x ?>>,? : ?4> l"$ Calcio& eterminar el CaO activo en la cal$ %l presente en la Ca,?5HK atl"$ Ca presente como CaCO5 en la cal ,>?4> atl"$ Ca presente en Ca,?5HK >,>?4> : >,?4K atl"$ (alance total de constituyentes en la Cal$ O"#eto& eterminar CaO li"re y Ca
: H,K> l"$
Peso de CaO D Ca
: ?,4> l"$
Peso de CaO activo total : >,?4K x K,? : R,?> l"$ L4O presente en la Ca R,?> : >,4> l"$ Ca,4> 4 = : >,H4 l"$ Peso de CaO li"re : R,5> >,H4
: ,BH l"$
9esultados& a= Peso de Cal : H,K> l"$
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Anál i si sdecal : +" ?,4> >,H4 ,BH H,K>
CaCO5 Ca
U ?B,?> T,> R,5> ?>>,>>
"= Peso de la disolución alcalina& %l análisis de la disolución alcalina se determinó experimentalmente$ c= eterminación de reactivos en exceso& CaOactivototal
:>,?4Kl"$
6a4CO5 en la disolución : T?,K> x >,>>?B>B : >,?4HK l"$ Puesto que, segEn la ecuación de reacción, ? mol de 6a 4CO5 requiere ? mol de CaO activo, es concluyente que el 6a 4CO5 está presente en exceso y que el CaO es el reactivo límite$ %xceso de 6a4CO5 : >,?4HK >,?4K : >,>>4> atl"$ U en exceso : >,>>4> ; >,?4K ?>> : ?,> U d= 'rado de Conversión& Ca
: >,>>5RR l"mol$
CaO D Ca,?4K l"mol$ 'rado de conversión de la reacción : ?>> <>,>>5RR;>,?4K=?>> : TR,> U
*roDleBa N2 <=.8 *e está produciendo diariamente ? >>> litros de solución 6aOL de ?K/ (>,5 U 6aOL en peso y ?,??K gr;cc= por acción de la cal apagada so"re el car"onato de sodio en un sistema que comprende las etapas que se presentan en el esquema siguiente& Na2CO3
CaO
H2O
Sol uci ónS
H2O
2
Apagador Ca( OH) 2 Agi t ador de Cal
Sol uci ónS 3
Espe sador I I I
Espe sador I I Lodos R2
Sol uci ón Fi nal S 1
Lodos R3
Espe sador I Lod os R1
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%n el apagador de cal se a)ade a la cal viva la cantidad de agua necesaria para producir Ca
5
y parte de solución adherida, y las
soluciones que contienen el 6aOL, se hace en contracorriente con el !in de reducir las p-rdidas de 6aOL en los lodos$ 0sí, el agua !resca que se agrega al espesador III se pone en contacto con el lodo de menor concentración de soda, y la solución !inal de 6aOL que se o"tiene del espesador I proviene del contacto con el lodo de mayor concentración de 6aOL$ *i el CaCO 5 sale de cada etapa constituy endo el K>U en peso del lodo y las reacciones han sido completas, que peso de 6aOL se pierde en el lodo del Eltimo espesadorA *olución& (ase de cálculo& H> .g$ de 6aOL producidos en el agitador$ .g$ de 6a 4CO5 produci-ndose ?>>.g$ de CaCO5=$ *i el CaCO5 !ormado ocupa el K>U de los lodos que se descargan de cada espesador& 9? : 94 : 95
: ?>> ; >,K> : 4>> .g$
Cada una de las corrientes de lodos contiene ?>> .g$ de CaCO 5 y ?>> .g$ e solución de 6aOL& %n 9? la solución retenida es igual concentración a la de * ?$ %n 94 la solución retenida es igual concentración a la de * 4$ %n 95 la solución retenida es igual concentración a la de * 5$ *i suponemos que la solución * 4 que sale del espesador II contiene
x U de 6aOL y la que sale
del espesador III contiene y U de 6aOL& 6aOL que sale en el lodo residual 95 : y .g$ 6aOL que sale en el lodo 94 : x .g$ 6aOL que sale en el lodo 9? : ?>,5 .g$ Jn "alance de 6aOL para todo el sistema da& 6aOL en *? : 6aOL producido 6aOL en 9 5 : H> y .g$ %ntonces la cantidad de agua que sale en * ? es& y= ,5= : TK H,R y .g$
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Jn "alance de agua para todo el sistema& L4O !resca cargada al espesador III : L 4O que sale en *? D L4O que sale en 95 : <TK H,R y= D >> y= : >= : y
=
en el espesador II& 6aOL en *4 : 6aOL en *? D 6aOL en * 5 6aOL en 94 : ?>,5 D ,5 y .g$ U 6aOL en *4: >,5 y=;RTK T,R y=>>= : x 9esolviendo&
x : ? ,4H
<4=
y : >,?B5
Por tantoX si la cantidad de 6aOL que se pierde en el lodo residual 9 5 es >,?B5 .g$X la cantidad de 6aOL que sale de la solución !inal *? de"e ser& H> >,?B5 : RT,HKR g$ o sea que se producen&