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