* Saturación, saturación parcial y humedad

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Secado de hojas de tabaco

Un  tabaco  en  hojas  contiene  un  12  %  P/P  de  agua  y  se almacenan 3000 kg de este para su humedecimiento durante una semana. El aire de la habitación se mantiene a 38º F y 85 % de humedad relativa ambiente y a una presión total de 1 atm. El tabaco que se saca de la habitación al cabo de la semana contiene un 14 % de humedad. Suponiendo que este solamente absorbe  el  5  %  del  agua  del  aire.  Calcular:

a)  El  volumen  de  aire  necesario  por semana  por  cada  lote  de  3000  Kg  de  hojas  de  tabaco, si el  aire  disminuye  su humedad relativa ambiente al 78 %.

Respuestas: a) 266749.7 m3

1. Composición de una mezcla saturada de nitrógeno-benceno

El nitrógeno se satura con vapor de benceno a la temperatura de 30º C y a una presión de 720 mmHg. Determinar la composición de la mezcla, expresada de la siguiente manera:

a) Porcentaje en volumen.

b) Porcentaje en peso.

c) kg de benceno por kg de nitrógeno.

d) kmoles de benceno por kmol de nitrógeno.

Respuestas:

a) Benceno: 16.58% Vol,  N2: 83.4% Vol

b) Benceno: 35.64 %P, N2: 64.35%P

c) 0.554 kg de Bencen0/kg de nitrógeno

d) 0.1988 kmol de benceno/kmol de N2

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2. Humedad relativa de una mezcla de dióxido de carbono y vapor de agua

Una mezcla de dióxido de carbono y vapor de agua contiene 0.053 kmoles de vapor de agua por kmol de CO2  seco a una temperatura de 35º C y una presión total de 750 mmHg. Determinar:

a) Porcentaje de saturación de la mezcla.

b) Humedad relativa.

c) La temperatura  a  que  debe  calentarse  la  mezcla  para  que  la humedad relativa sea del 30 %.

Respuestas: a) 88.84%, b) 89.4%, c) 56.21 ºC

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3. Temperatura de enfriamiento para la condensación de un componente volátil

N2   a 27º  C  y  una  presión  total  de  750 mm de  Hg  contiene sulfuro de carbono de forma tal que el porcentaje de saturación es del 70 %. Calcular:

a) La  temperatura  que  debe  enfriarse  el  gas,  a  presión constante,  para condensar el 40 % del S2C.

Respuestas: a) 14 ºC

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4. Condensación del vapor de agua

El  aire  de  una  habitación  tiene  una  temperatura  de  32º  C  y está a una presión total de 760 mm de Hg. Si se enfría el aire, el vapor de agua que  contiene  comienza  a  condensar  a  16º  C. 

a) ¿Cuál  es  la  humedad  relativa ambiente inicial?

Respuestas: a) 39%

5. Condiciones atmosféricas para que condense el vapor de agua en forma de rocío

La  atmósfera  de  una  ciudad  tiene  un  50  %  de  humedad relativa  ambiente,  siendo  su  temperatura  de  20º  C.  Cuando  anochece  la temperatura desciende a 12º C.

a) Determinar si se producirá rocío.

Respuestas: a) yR = 83% . No se produce rocío

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6. Humedad relativa, absoluta, presión parcial y temperatura de rocío

Un aire a 30º C y a una presión total de 750 mmHg tienen un porcentaje de saturación del 20 %. Determinar:

a) La humedad relativa ambiente

b) Humedad absoluta

c) Presión parcial del vapor de agua en el aire

d)  Su temperatura de rocío.

Respuestas: a) 20.7%, b) 5.43 g de H2O/kg Aire Seco, c) 6.59 mmHg, d) 5.1 ºC

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7. Mantener la temperatura agradable de un edificio en el invierno

Para  acondicionar  un  edificio  de  oficinas  en  el  invierno  se utiliza aire húmedo a una presión de 101 kPa y a 22º C y con una temperatura de rocío de 11º C. El aire sale del proceso a 98 kPa con una temperatura de rocío de 28º C. Determinar:

a) Cuántos kilogramos de vapor de agua se agregan a cada kilogramo de aire húmedo que ingresa al proceso.

Respuestas: a) 0.017 kg H2O/kg Aire seco

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8. Secado con aire de materiales solidos I

Se ingresa 1000 m3 /hr. de aire a un secadero a 60º C, 745 mmHg  de  presión  y  10  %  de  humedad  relativa  ambiente.  En  el  secadero  se evaporan 20 kg de agua por hora. El aire sale a una temperatura de 35º C y una presión de 742 mm Hg. Calcular:

a) Porcentaje de saturación del aire que sale del secadero.

b) Volumen del aire húmedo que sale del secadero por hora.

Respuestas: a) 86%, b) 976.5 m3/h

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9. Recuperación de benceno mediante un flujo de nitrógeno seco

En un proceso en que se emplea benceno como disolvente, este  se  recupera  por  medio  de  nitrógeno  seco.  La  mezcla  de  nitrógeno – benceno se obtiene a 30º C y a 1.2 kgf/cm2  de presión tiene un porcentaje de saturación del 70 %. Se desea condensar el 80 % del benceno por un proceso de enfriamiento y compresión. Si la temperatura se disminuye a 0º C,

a) ¿A qué presión debe comprimirse el gas?

Respuestas: a) 1220 mmHg

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10. Recuperación de acetona con una corriente de nitrógeno

En  un  determinado  proceso  se  utiliza  acetona  como disolvente y esta se recupera por medio de una corriente de nitrógeno seguido de un enfriamiento y compresión de la mezcla acetona – nitrógeno. En la planta de recuperación del disolvente se extraen 23 kg/hr de acetona. El nitrógeno se introduce a una temperatura de 40º C y 750 mm de Hg. de presión. La presión parcial  de  la  acetona  en  el  nitrógeno  de  entrada  es  de  10  mm  de  Hg.  El nitrógeno sale a 30º C, 740 mm de Hg y un porcentaje de saturación del 85 %.

Determinar:

a) Cuantos m3 por hora de la mezcla acetona – nitrógeno que entran debe admitirse para  obtener  la  velocidad  de  evaporación  necesaria  de  la acetona. 

b) Cuantos  m3 /hr  de  la  mezcla  gas – vapor  salen  de  la  planta  de recuperación de disolvente.

Respuestas: a) 20.27 m3/h, b) 30 m3/h

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11. Secado con aire de materiales sólidos II

Un secadero continuo trabaja en condición tal que se extraen 250  kg/hr  de  agua  de  los  materiales  que  se  están  secando.  El  aire  entra  al secadero a 80º C y a una presión total de 765 mm. de Hg. El punto de rocío del aire es de 5º C. El aire sale del secadero a 35º C, 755 mm de Hg de presión y 90 % de humedad relativa ambiente. Calcular:

a) La cantidad de m3/hr de aire inicial que deben suministrarse.

b) Los m3/hr que salen del secadero.

Respuestas: a) 9083 m3/h, b) 8248 m3/h

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12. Compresión y condensación de una mezcla aire-agua I

Un secadero continuo trabaja en condición tal que se extraen 250  kg/hr  de  agua  de  los  materiales  que  se  están  secando.  El  aire  entra  al secadero a 80º C y a Aire a 25º C, 735 mmHg de presión y 60 % de humedad relativa ambiente se comprime y se almacena en un depósito cilíndrico de 30 cm. de diámetro y 1,50 m de altura a 40º C y a una presión de 18 kgf/cm2 abs. El aire  inicialmente  en  el  depósito  es  el  mismo  que  en  la  admisión  del compresor.  Calcular:

a) La  humedad  relativa  del  aire  en  el  cilindro

b) El  peso  del agua condensada.

Respuestas: a) 100%, b) 20.1 g

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13. Compresión y condensación de una mezcla aire-agua II

Aire a una temperatura de 25º, una presión total de 740 mm de Hg y a 55 % de humedad relativa ambiente se comprime a 10 atm. Determinar:

a) La temperatura a que debe enfriarse la mezcla de aire – vapor de agua si se ha de condensar el 90 % del agua.

b)  El volumen de la mezcla a 10 atm de presión después de enfriarse a la temperatura final, sobre la base de 1 m3 de aire inicial.

Respuestas: a) 15.93 ºC, b) 0.093 m3

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14. Acondicionamiento del aire de un edificio

Se  desea  mantener  el  aire  que  entra  en  un  edificio  a  una temperatura constante de 24º C y un porcentaje de saturación del 40 %. Esto se logra pasando el aire por una serie de pulverizadores de agua en los que se enfría y se lo satura. El aire sale de la cámara de pulverización y se lo calienta a 24º C.

a) Determinar la temperatura con que sale el agua y el aire de la cámara de pulverización, si la presión total se mantiene en 1 atm.

b) Calcular la  humedad  absoluta  del  aire  en  kg  de  agua  por  kg  de  aire seco.

c) Si el aire que entra a la cámara de pulverización tiene una temperatura de  32º  C  y  un  porcentaje  de  saturación  del  65  %,  determinar  qué cantidad  de  agua  deberá  evaporarse  o  condensarse  en  la  cámara  de pulverización por kg de aire seco.

Respuestas: a) 9.89 ºC, b) 0.02 kg H2O/Kg AS, c) Se condensan 12.45 g H2O/kg AS

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15. Secado de hojas de tabaco

Un  tabaco  en  hojas  contiene  un  12  %  P/P  de  agua  y  se almacenan 3000 kg de este para su humedecimiento durante una semana. El aire de la habitación se mantiene a 38º F y 85 % de humedad relativa ambiente y a una presión total de 1 atm. El tabaco que se saca de la habitación al cabo de la semana contiene un 14 % de humedad. Suponiendo que este solamente absorbe  el  5  %  del  agua  del  aire.  Calcular:

a)  El  volumen  de  aire  necesario  por semana  por  cada  lote  de  3000  Kg  de  hojas  de  tabaco, si el  aire  disminuye  su humedad relativa ambiente al 78 %.

Respuestas: a) 266749.7 m3

16. Humidificación del aire de una habitación

Una  habitación tiene las siguientes medidas: ancho: largo 5m, ancho: 4 m, y  alto: 3 m. El aire contenido en esa habitación tiene una presión de 740 mm de Hg, una temperatura de 20ºC y una humedad relativa ambiente del 30%.

¿Qué cantidad de agua se le tendrá que incorporar a esa atmósfera para que esta tenga una humedad relativa del 100%?

Respuestas: a) 743.68 g

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17. Tiempo en que se evapora la acetona

En una campana de vidrio que tiene las siguientes dimensiones 20x20x30 cm. se deja abierto un frasco conteniendo acetona. El aire de la campana está a 30º C y a una presión de 760 mm de Hg. Determinar:

a) Cuanta acetona se puede perder por evaporación.

Respuestas: a) 16.7 g

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18. Condensación del tolueno por disminución de la temperatura

Un recipiente cerrado de 5 m3 de capacidad contiene una mezcla de CO2 saturado con tolueno a una temperatura de 30º C. Si la temperatura se disminuye a 10º C, determinar:

a) La cantidad de tolueno que condensará, si la presión del recipiente se mantiene a 1 atm.

Respuestas: a) 600.8 g

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19. Tiempo en que se evapora el alcohol etílico

Un recipiente contiene 10 kg de alcohol etílico a la temperatura de 30º C. A través de este recipiente se le hace circular nitrógeno (a 30º C) a razón de 1 m3/min. y a una presión de 1 atm. Este entra al recipiente seco y sale saturado de alcohol etílico. Determinar:

a) En cuantos minutos el recipiente quedará vacío.

Respuestas: a) 46.8 min

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Referencias:

https://www.modeladoeningenieria.edu.ar/images/IntegracionIII/TP/03_psicrometria.pdf

 

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