Problema industrial
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El documento describe un proceso de lavado por contracorriente en tres etapas para lavar un lodo blanco que contiene sólidos y NaOH. Se especifican las composiciones de las corrientes de entrada y salida de cada etapa. El problema implica determinar la concentración de NaOH en una de las corrientes resolviendo los balances de materia en cada unidad.
Problema industrial
- 1. Como se muestra en el diagrama de flujo de la figura, en un molino de papel Kraft se utiliza un espesador a contracorriente que consiste en tres etapas para lavar un “lodo blanco” que contiene 35 % de sólidos (CaCO3) y 17 % de NaOH en agua. Se utilizan dos corrientes de lavado: la primera (corriente 5) contiene 4 % de sólidos en suspensión, 6 % de NaOH y el resto agua, mientras que la segunda (corriente 8) no lleva sólidos, contiene 2 % de NaOH y el resto agua. Los líquidos claros de las etapas Ι y ΙΙ contienen 0.5 % de sólidos en suspensión; el líquido claro de la etapa ΙΙΙ contiene 0.4 % de sólidos. de alimentación (corriente 1), y el lodo lavado de la etapa ΙΙ contiene una tercera parte de sólidos. El lodo lavado de la tercera etapa (corriente 9) contiene 32.5 % de sólidos y 2.5 % de NaOH, y los flujos de las corrientes 7 y 9 son iguales. Todas las composiciones están dadas en base masa. Supóngase que en cada etapa, la solución clara y la solución acarreada en el lodo lavado tienen la misma concentración. a. Construya una Tabla de Grados de Libertad y determine si el problema está especificado correctamente. b. Suponga que la Tabla de Grados de Libertad, antes de elegir una base, presenta la información siguiente:
- 2. ¿En donde debiera elegirse la base? ¿Cuál sistema de balances debiera resolverse primero? c. Calcule la concentración de NaOH en la corriente 4. Explique la estrategia de resolución y detalle los pasos de cálculo. d. Suponga ahora que el contenido de sólidos en las corrientes de recirculación (10 y 6) es despreciable. ¿De qué manera afecta esto a los Grados de Libertad del problema? e. Suponga que se cambia la relación especificada entre las corrientes (5) y (1), por una composición conocida de NaOH en la corriente (7), es decir, (w7NaOH = 0.10). ¿Cómo se afectan los Grados de Libertad del problema? ¿Cómo se afecta su resolución?
- 4. a) Construya una Tabla de Grados de Libertad y determine si el problema está especificado correctamente.
- 8. b) Suponga que la Tabla de Grados de Libertad, antes de elegir una base, presenta la información siguiente: ¿En donde debiera elegirse la base? ¿Cuál sistema de balances debiera resolverse primero? Unidad III y se debe resolver primero el balance de esta unidad.
- 9. • C) Calcule la concentración de NaOH en la corriente 4.Explique la estrategia de resolución y detalle los pasos de cálculo.
- 12. d) Suponga ahora que el contenido de sólidos en las corrientes de recirculación (10 y 6) es despreciable. ¿De qué manera afecta esto a los Grados de Libertad del problema?
- 14. e) Suponga que se cambia la relación especificada entre las corrientes (5) y (1), por una composición conocida de NaOH en la corriente (7), es decir, (w7NaOH = 0.10). ¿Cómo se afectan los Grados de Libertad del problema? ¿Cómo se afecta su resolución?