Solucion PC1 Ciclo- Agosto 9217 MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM PDF

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Solucionario de La Práctica Calificada 1-Operaciones Unitarias 1.Cuántos moles hay de C2H6 con densidad de 5mg/ml y volumen de 10dl Considerando P.A: C=12 g/mol, H=1 g/mol Rúbrica: Todos los cálculos y respuesta correcta= 3puntos. Solución 1: Cálculo de la masa: masa = densidad x volumen masa = 5mg x 10dl x 1g x 1l x 1000 ml ml 1000mg 10dl 1l masa = 5g Cálculo de moles: n = masa (g) / PM(g/mol) n=

5g 30 g/mol

Respuesta: n= 0.1667 moles 2.La empresa AcerosPerú AB elabora el acero que es un material de mucha resistencia que se usa para las construcciones ferroviarias, su densidad es 7,8 g/cm3 ¿Qué masa expresada en toneladas ocupara un volumen de 175 pie3? Rúbrica: Todos los cálculos y respuesta correcta= 3puntos. Solución 2: Cálculo de la masa: Masa = densidad x volumen Masa = 7.8 g x 175 pies3 x 28316.8 cm3 cm3 1 pie3 Masa = 3.865 x 10^7 g x 1T 1000 000g Respuesta: Masa = 38.675 T

3. Cuánto es la fracción molar de C2H6 con densidad de 3.5mg/ml y volumen de 150ml. Si en el depósito en que se encuentra el C2H6 hay en total 5 moles Considerando P.A: C=12 g/mol, H=1 g/mol Rúbrica: Todos los cálculos y respuesta correcta= 3puntos.

Solución 3: Cálculo de la masa: Masa = densidad x volumen Masa = 3.5 mg x 150 ml x 1g ml 1000 mg Masa = 0.525 g Cálculo de moles: PM= 30 g/mol n = masa (g) / PM(g/mol) n=

0.525 g 30 g/mol

n= 0.0175 moles Cálculo de fracción molar C2H6: X = n C2H6 n total X = 0.0175 5 Respuesta: X = 3.5 x 10^-3

4. ¿Cuál es el factor estequiométrico del reactivo 1 y del producto, de la siguiente ecuación:

P2O5 + H2O → H3PO4 Solución 4: Se revisa que la ecuación química este balanceada. Ecuación balanceada:

P2O5 + 3H2O → 2H3PO4 Respuesta: El factor estequiométrico del reactivo 1 y del producto es: = 1 mol 2 moles 5.Describir solamente si es V o F en cada enunciado: 1. Los límites o fronteras de un sistema solo son reales. 2. El destilado es el producto del destilado que se representa por la corriente que se encuentra en la parte inferior de la columna de destilación. 3. El balance de masa global es el balance que se realiza a cada componente de las corrientes de entrada con los componentes de la corriente de salida. Puntaje solo por la repuesta correcta de los 3 enunciados

Respuesta: FFF

6. ¿Cuál es el factor estequiométrico del reactivo 1 y del producto 2, de la siguiente ecuación:

NaOH (aq) + H2SO4 (aq) → H2O (l) + Na2SO4 Solución 6: Se revisa que la ecuación química este balanceada. Ecuación balanceada:

2NaOH (aq) + H2SO4 (aq) → 2H2O (l) + Na2SO4 Respuesta: El factor estequiométrico del reactivo 1 y del producto 2, es: = 2 moles 1 mol

7. En la empresa de refinería Petróleos Perú S.A. cuenta con un proceso en el que se produce KNO3 con una alimentación de 1000 kg/h de una disolución que contiene un 20% en peso de KNO3. Esta disolución entra en un evaporador de la empresa Petróleos Perú S.A. en el que se elimina agua para producir una disolución al 50% de KNO3. Esta última se introduce a un cristalizador a 38°C y se obtienen cristales con un 96% en peso de KNO3. Las aguas madres (aguas que salen del cristalizador) salen con 37.5% de KNO3 y se recirculan al evaporador. Calcular la cantidad de los flujos P, R y K, según el diagrama siguiente. Rúbrica: Cálculos y respuesta correcta para hallar P= 2puntos Cálculos y respuesta correcta para hallar R y K = 2 puntos

Solución 7: Balance global total: F = W +P Balance global parcial (KNO3): F · 0.2 = P· 0.96 Resolviendo el sistema: P=208.33 kg/h; W=791.67 kg/h

Balance local total (evaporador): F +R = W +K Balance local parcial (evaporador, KNO3): F · 0.2+R· 0.375 = K · 0.5 Resolviendo el sistema: R=766.7 kg/h; K=975.01 kg/h. Respuesta subpregunta 1: P=208.33 kg/h Respuesta subpregunta 2: R=766.7 kg/h K=975.01 kg/h

8. En la empresa Aceros Perú ABC, una máquina térmica de Carnot (máquina reversible), recibe 500000 J de calor por ciclo desde una fuente de alta temperatura a 1680°R y rechaza calor hacia un sumidero de baja temperatura a 30 °C. Determinar: La eficiencia térmica de esta máquina de Carnot La cantidad de calor rechazada por ciclo hacia el sumidero, expresado en J (joule) Rúbrica: Todos los cálculos correctos y respuesta de la subpregunta 1= 2 puntos Todos los cálculos correctos y respuesta de la subpregunta 2= 2 puntos Solución 8: a) Cálculo de la eficiencia: La máquina térmica de Carnot es una máquina térmica reversible, por lo tanto, su eficiencia se determina a partir de la ecuación: n térmica, rev = 1 – TL TH

TH= 1680°R= 933K TL= 30 °C= 303K n térmica, rev = 1 – 303K 933K n térmica, rev = 0,6752 = 67,52% Es decir, esta máquina térmica de Carnot convierte en trabajo 67.2% del calor que recibe.

b) Cálculo de la cantidad de calor rechazada: La cantidad de calor QF que rechaza esta máquina térmica reversible se determina fácilmente de la ecuación: n térmica reversible = 1 – QL = 1 – TL QH TH Donde: QL = TL QH TH QL rev = QH. TL TH QL rev = 500 KJ x 303K 933K QL rev = 162.379 KJ Respuesta subpregunta 1: n térmica, rev = 0,6752 = 67,52% Respuesta subpregunta 2: QL rev = 162.379 KJ 9.En un proceso de la empresa ABCD S.A. hay una torta de filtración que contiene 30% de H2O y el % restante de inertes, se seca por calentamiento con aire en un secadero(equipo) en contracorriente. El aire entra con un 0.8% de humedad y sale con el 5%. La torta de la filtración seca contiene 8% de H2O. ¿Cuántos mg de aire pasan a través del secadero por cada mg de sólido inerte? Considerar: Base =100kg de torta de filtración Rúbrica: Todos los cálculos correctos y respuesta de la pregunta = 4 puntos

Solución 9: 1.BMG: A + B = C +D 100+ B = C+ D…..(1)

2. BMP: 2.1. AGUA: 0,3 A + 0,008 B = 0,08 D+ 0,05C 30 + 0,008B = 0,08 D + 0,05C …..(2)

2.2. INERTES: 0.7 A = 0,92 D 70 = 0,92 D D = 76,086 Kg En (2): 30 + 0,008B = 0,08 D + 0,05C …..(2) 30 + 0,008B = 0,08 x 76,086 + 0,05C 0,05C - 0,008 B = 23,913 ……..(3) En (1): 100+ B = C+ D 100+ B = C+ 76,086 C-B = 23, 914 ….(4)

2.3. AIRE SECO: 0,992 B = 0,95 C ….. (5) 0,95(4) :

0,95 C -0,95B = 22,718 …..(6)

Restar (5): 0,95C – 0,992B = 0 -0,95B +0.992B = 22,718 0,042 B = 22,718 B = 540,89Kg C = 564,80 Kg AIRE SECO = 0,992 B = 0,992 (540,89Kg) = 536,562 Kg Kg AIRE = Kg AIRE SECO = 536,562 Kg = 7,665 Kg INERTE Kg INERTE 70 Kg Respuesta: 536, 562 Kg aire seco pasan con 70 Kg inerte 1Kg aire seco pasan con 7,665 Kg inerte

10. En la empresa Aceros Perú ABC, una máquina térmica de Carnot (máquina reversible), recibe 500505 J de calor por ciclo desde una fuente de alta temperatura a 1680°R y rechaza calor hacia un sumidero de baja temperatura a 25.5 °C. Determinar: La eficiencia térmica de esta máquina de Carnot La cantidad de calor rechazada por ciclo hacia el sumidero, expresado en J (joule) Solución 10: a) Cálculo de la eficiencia: La máquina térmica de Carnot es una máquina térmica reversible, por lo tanto, su eficiencia se determina a partir de la ecuación: n térmica, rev = 1 – TL TH

TH= 1680°R= 933K TL= 25.5 °C= 298.5K n térmica, rev = 1 – 298.5K 933K n térmica, rev = 0,68 = 68% Es decir, esta máquina térmica de Carnot convierte en trabajo 68% del calor que recibe. b) Cálculo de la cantidad de calor rechazada: La cantidad de calor QF que rechaza esta máquina térmica reversible se determina fácilmente de la ecuación: n térmica reversible = 1 – QL = 1 – TL QH TH Donde: QL = TL QH TH QL rev = QH. TL TH QL rev = 500.505 KJ x 298.5K 933K QL rev = 160.129 KJ Respuesta subpregunta 1: n térmica, rev = 0,68 = 68% Respuesta subpregunta 2: QL rev = 160.129 KJ...