Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 70

 El sulfato de amonio se usa como fertilizante. Un método de fabricación del compuesto se basa en la siguiente secuencia de reacciones en agua

2NH₃ + H₂O + CO₂ → (NH₄)₂CO₃

(NH₄)₂CO₃ + CaSO₄  → (NH₄)₂SO₄  + CaCO₃

Después de que tiene lugar la reacción, la suspensión acuosa se filtra. El análisis revela los siguientes porcentajes en peso: Filtrado: 0.5% NH₄)₂CO₃, 5.5% (NH₄)₂SO₄, 94.0% H₂O y Sólidos: 8.2% CaSO₄, 91.8% CaCO₃. Para el proceso global, calcule:

a) el reactivo limitante.

b) el grado de conversión.

c) el porcentaje de reactivo en exceso.

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 69

 En el proceso de la pulpa por el método del sulfato, el licor de cocción alcalino se produce por las reacciones:

Na₂SO₄ + 4C → Na₂S + 4CO

Na₂S + CaO + H₂O → NaOH + CaS

Después de ocurrir la primera reacción, el sulfuro de sodio se extrae por lixiviación de la masa y la disolución se trata con cal viva (CaO) en forma de suspensión de lechada de cal, de modo que en realidad el reactivo es Ca(OH)₂ El precipitado de CaS y Ca(OH)₂ sin reaccionar se lava durante el filtrado y se retira. Se ha encontrado que se forman 12.7 Ib de precipitado por cada 100 Ib de licor de cocción preparadas. El análisis del precipitado es CaS: 70.7%, Ca(OH)₂: 23.4% y CaCO₃: 5.9%, este último presente como impureza en la cal empleada. El análisis del licor de cocción es NaOH: lO.O%, Na₂S: 2.0% y H₂O: 88.0%.

Calcule: 

a) el porcentaje de exceso de cal usado.

b) el porcentaje de conversión de la reacción.

c) la composición de la cal empleada.

Respuestas

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 68

 Un método común para la fabricación de blanqueador de hipoclorito de sodio es la reacción

Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaOCl + H₂O

El cloro gaseoso se burbujea por una disolución acuosa de hidróxido de sodio, después de lo cual el producto deseado se separa del cloruro de sodio (un producto secundario de la reacción). Una disolución de NaOH en agua que contiene 1145 Ib de NaOH puro se hace reaccionar con 85 1 Ib de cloro gaseoso. El NaOCl formado pesa 618 lb.

a) ¿Cuál fue el reactivo limitante?

b) ¿Cuál fue el porcentaje de exceso del reactivo en exceso empleado?

c) ¿Cuál fue el grado de conversión de la reacción, expresado como la razón de los moles de NaOCl formados y los moles que se habrían formado si la reacción hubiera llegado a su término?

d) ¿Cuál es el rendimiento de NaOCl respecto a la cantidad de cloro usada (sobre una base de porcentaje)?

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 67

 Desde un punto de vista simplista, un alto horno puede verse como un proceso en el que la reacción principal es

Fe₂O₃ + 3C → 2Fe + 3CO

aunque ocurren otras reacciones secundarias indeseables, principalmente

                                                    Fe₂O₃ + C → 2FeO + CO

 Después de mezclar 600.0 Ib de carbón (coque) con 1.00 tonelada de óxido de hierro puro (Fe₂O₃), el proceso produce 1200.0 Ib de hierro puro, 183 Ib de FeO y 85.0 Ib de Fe₂O₃.

Calcule lo siguiente:

a) El porcentaje de carbono en exceso suministrado, con base en la reacción principal

b) El porcentaje de conversión de Fe₂O₃ a Fe

c) Las libras de carbón consumidas y las libras de CO producidas por tonelada de Fe₂O₃ cargada

d) La selectividad de este proceso (de Fe respecto a FeO)

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 66

 El método de tratamiento de aguas residuales domésticas mas económico es la digestión bacteriana. Como paso intermedio en la conversión de nitrógeno orgánico a nitratos, se informa que las bacterias Nitrosomonas metabolizan compuestos de amonio para producir biomasa y expulsan nitritos como subproducto mediante la siguiente reaccion global:

5CO₂ + 55NH₄ + 76O₂ → C₅H₇O₂N (biomasa) + 54NO₂ + 52H₂O+ 109H⁺

Si 20,000 kg de aguas residuales que contienen 5% en peso de iones amonio fluyenpor un tanque séptico inoculado con las bacterias, ¿cuántos kilogramos de biomasa se producirán, suponiendo que se consume el 95% del NH₄⁺?

Respuesta

108,4 kg

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 65

 Un método para sintetizar el sustituto de la aspirina, acetaminofén, implica un proceso de tres pasos como se bosqueja en la figura P1.119. Primero, el p-nitrofenol se hidrogena catalíticamente en presencia de ácido clorhídrico acuoso con el clorhidrato dep-aminofenol con un grado de terminación del 86.9%. Luego, la sal se neutraliza para obtenerp-aminofenol con una conversión fraccionaria de 0.95. 

con una conversión fraccionaria de 0.95.

Por último, el p-aminofenol se acetila por reacción con anhídrido acético, con un rendimiento de 3 kg mol de acetaminofén por cada 4 kg mol. ¿Cuál es la conversión fraccionaria global de p-nitrofenol a acetaminofén?

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 64

 En la industria de los semiconductores, la producción de circuitos integrados (IC) comienza con el corte mecánico de barras de silicio para obtener obleas. Una vez cortadas éstas, se pulen para obtener superficies planas uniformes. A continuación, los contaminantes y los defectos microscópicos (daños de trabajo) se eliminan mediante un baño químico (grabado). Una disolución de grabado tradicional consiste en una relación volumétrica 4: 1: 3 de ácido fluorhídrico al 49%, ácido nítrico al 70% y ácido acético al lOO%, respectivamente. Aunque los daños de trabajo por lo regular no tienen más de 10 mm de profundidad, es común sobregrabar hasta una profundidad de 20 mm por lado. La reacción de disolución de la superficie de silicio es:

3Si + 4HN0₃ + 18HF + 3H₂SiF₆ + 4N0 + 8H₂O

Calcule la velocidad de flujo de la disolución de grabado en kilogramos por hora si cada hora hay que grabar 6000 obleas de 150 mm de diarnetro hasta una profundidad de 20 mm.

¿Cuál es el reactivo limitante?

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 63

 La calcinación de piedra caliza, CaCO₃ → CaO + CO₂, solo se efectúa al 70% de conversión en cierto horno.

a) ¿Qué composición (% en masa) tiene el sólido que se extrae del horno?

b) ¿Cuántos kilogramos de CO₂, se producen por cada kilogramo de piedra caliza alimentada? Suponga que la piedra caliza es CaCO₃ , puro.

Respuesta

a) 43.2% CaCO₃; b) 0.305 Kg CO₂

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 62

 En una fábrica de papel se puede agregar soda (Na₂CO₃) directamente durante el proceso de caustificación para formar, mediante reacción con hidróxido de calcio, sosa cáustica (NaOH) para formar la pulpa. La reacción global es Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ → 2NaOH + CaCO₃. La soda también puede ser útil para la producción in situ de carbonato de calcio precipitado que se usa como sellador del papel. Los cloruros que contiene la soda (que causan corrosión del equipo) tienen una concentración 40 veces menor que en la sosa cáustica (NaOH) de grado ordinario que también podría usarse, de ahí que la soda sea mas apropiada para las fábricas de pulpa. Sin embargo, un impedimento importante para efectuar el cambio a soda es la necesidad de contar con una capacidad de caustiflcación en exceso, cosa que generalmente no es posible en las fábricas más antiguas.

Hay una competencia intensa entre la soda y la sosa cáustica producida por electrólisis. El precio promedio de la sosa cáustica ascienden a unos $265 por tonelada métrica L.A.B. (libre a bordo, es decir, sin tener que pagar por la entrega al transportista ni la carga en el transporte), en tanto que los precios de la soda oscilan alrededor de $130/tonelada métrica L.A.B.

¿Qué tanto tendrían que bajar los precios de la sosa cáustica para igualar el precio de % 130/tonelada métrica con base en una cantidad equivalente de NaOH?

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 61

 Los olores de las aguas negras se deben principalmente a los productos de la reducción anaerobia de compuestos orgánicos que contienen nitrógeno y azufre. El sulfuro de hidrógeno es un componente importante de los olores de las aguas negras, pero de ninguna manera es el único productor de olores, ya que pueden percibirse olores potentes en su ausencia. Se puede usar la oxidación en aire para eliminar los olores, pero el cloro es el tratamiento preferido porque no sólo destruye el H₂S, y otros compuestos olorosos, sino que también inhibe las bacterias que producen esos compuestos. Como ejemplo específico, el HOCI reacciona con H₂S en disoluciones de pH bajo como sigue:

HOCl + H₂S → S + HCl + H₂S

Si en la práctica real se prescribe un exceso de 100% de HOCl (a fin de garantizar la destrucción del H₂S, en vista de que el HOCl también reacciona con otras sustancias), ¿cuánto HOCI (disolución al 5%) se deberá agregar a 1 L de una disolución que contiene 50 ppm de H₂S?

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 60

 Para que ocurra un incendio es preciso satisfacer tres criterios: 1) debe haber un combustible presente; 2) debe haber un oxidante presente; y 3) debe haber una fuente de ignición. Con la mayor parte de los combustibles, la combustión tiene lugar solo en la fase gaseosa. Por ejemplo, la gasolina líquida no arde; en cambio, cuando se vaporiza, arde fácilmente.

Para que un combustible arda en aire, debe estar presente por lo menos en cierta concentración mínima. Si la concentración del combustible es menor que este límite inflamable inferior (LFL, lower flammable limit), no habrá ignición. El LFL se puede expresar como un porcentaje en volumen, que sera igual al porcentaje molar en las condiciones en que se mide el LFL (presibn atmosférica y 25°C). También se requiere cierta concentración míniun porcentaje en volumen, que será igual al porcentaje molar en las condiciones en que se mide el LFL (presión atmosférica y 25°C). También se requiere cierta concentración mínima de oxígeno para la combustión, la cual esta íntimamente relacionada con el LFL y se puede calcular a partir de éste. La concentración mínima de oxígeno requerida para la ignición se puede estimar multiplicando la concentración LFL por la razón entre el numero de moles de oxígeno requeridos para una combustión completa y el número de moles de combustible quemado.

Por encima del LFL, la cantidad de energía requerida para la ignición es muy pequeña. Por ejemplo, una chispa puede encender con facilidad la mayor parte de las mezclas inflamables. También existe una concentración de combustible denominada límite inflamable superior (UFL, upperjlammable limit) por encima del cual la mezcla combustible-aire no puede encenderse. Las mezclas combustible-aire que están dentro de la región de concentración inflamable (entre el LFL y el UFL) sí pueden encenderse. Se han determinado tanto el LFL como el UFL para la mayor parte de los gases y líquidos volátiles inflamables comunes. Por lo regular, el LFL es la más importante de las concentraciones de inflamabilidad porque si un combustible está presente en la atmósfera en concentraciones por encima del UFL, ciertamente estará presente en concentraciones dentro del intervalo de inflamabilidad en algún lugar cercano. Las concentraciones LFL de muchos materiales pueden consultarse en la norma NFPA 325m, “Propiedades de líquidos inflamables”, publicada por la National Fire Protection Association.

Estime la concentración máxima permisible de oxígeno para n-butano. La concentración LFL para este gas es 1.9 moles por ciento. Este problema se basó originalmente en un problema del texto Chemical Process Safety: Fundamentals with Applications, de D. A. Crowl y J. F. Louvar, publicado por Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, y se adaptó del problema 10 de la publicación de la AIChE Safety, Health and Loss Prevention in Chemical Processes, de J. R. Welker y C. Springer, Nueva York (1990).

RESPUESTA: 12,4%

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 59

EVALUACIGN DE PROPUESTA

A: J. Coadwell DEPTO.:Aaras newas FECHA, 9-29

INVITACIÓN DE PROPUESTA: 0374x

REQUISICIÓN: 135949 ARTfCULO: Sulfato ferroso

COMENTARIOS DE EVALUACIGN DEL DEPARTAMENTO

Se recomienda aceptar la propuesta de VWR de $83,766.25 por 475 toneladas de

sulfato ferroso heptahidratado, ya que fue el precio mas bajo pedido por este producto.

Ademas, se recomienda mantener la opcibn de entrega de este producto ya sea por

ferrocarril en cargas de furgón estándar de 50 toneladas o bien por el método altemativo

de remolques de camión cargados en plataformas de ferrocarril.

¿Cuál tendría que ser la cotización de otra empresa para igualar la propuesta de VWR si la

cotización que presentara fuera por sulfato ferroso (FeSO₄*H₂O)? ¿Y por (FeSO₄ *4H₂O)?

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 58

 1.112. El papel fabricado con pulpa de madera envejece y se deteriora debido a los residuos ácidos que deja el proceso de fabricación. Con el fin de neutralizar el papel, un tratamiento en fase de vapor necesita un compuesto lo bastante volátil como para permear la estructura fibrosa del papel dentro de una masa de libros pero que tenga una química susceptible de ser manipulada para producir un compuesto ligeramente básico y muy poco volátil. George Kelly y John Williams lograron este objetivo en 1976 al diseñar un proceso de desacidificación en masa empleando dietil cinc (DEZ) gaseoso.

El dietil cinc es un líquido incoloro que hierve a 117°C. Cuando se combina con oxígeno, tiene lugar una reacción muy exotérmica:

Como el DEZ líquido se enciende espontáneamente al exponerse al aire, una precaución primordial al usarlo es la exclusibn del aire. En una ocasión, un incendio causado por el DEZ destruyó el centro de neutralización.

¿Está balanceada la ecuacibn que se muestra? Si no es así, balancéela. ¿Cuántos kg de DEZ deben reaccionar para formar 1.5 kg de ZnO? Si se forman 20 cm3 de agua en la reacción, y ésta fue completa, cuantos gramos de DEZ reaccionaron?

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 57

 1.111. El agua de mar contiene 65 ppm de bromo en forma de bromuros. En el proceso de recuperación Ethyl-Dow, se agregan 0.27 Ib de ácido sulfiírico al 98% a cada tonelada de agua, junto con el Cl, teórico para efectuar la oxidación; por último, se combina etileno (C₂H₄) con el bromo para formar C₂H₄Br₂. Suponiendo una recuperación completa y utilizando como base de cálculo 1 Ib de bromo, calcule los pesos de ácido, cloro, agua de mar y dibromuro que intervienen en el proceso.  

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 56

 1.110. El ácido sulfúrico se puede fabricar por el proceso de contacto de acuerdo con las siguientes reacciones:

Como parte del diseño preliminar de una planta de ácido sulfürico con una capacidad diseñada de 2000 ton/día con 66° Be (Baumé) (93.2% en peso de H₂SO₄), usted debe calcular lo siguiente:

a ) LCuántas toneladas de azufre puro se requieren al día para operar esta planta?

b) ~Cuántas toneladas de oxígeno se requieren por día?

c ) ¿Cuántas toneladas de agua se necesitan al día para la reacción (3)?

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 55

 1.109. Se ha logrado eliminar el CO, de una nave espacial tripulada mediante absorción con hidróxido de litio según la reacción

a ) Si una persona libera 1 .OO kg de CO, al día, cuántos kilogramos de LiOH se requerirán por día por persona?

b) ¿Cuál sería el incremento en el peso que habría que llevar si en vez de LiOH se usara NaOH, que es mas barato?

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 54

 1.108. La fórmula de la vitamina C es la siguiente:

¿Cuántas libras de este compuesto están contenidas en 2 g mol? 

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 53

 1.107. Una planta fabrica CO, líquido tratando piedra caliza dolomítica con ácido sulfúrico comercial.

El análisis de la dolomita es el siguiente: 68.0% CaCO,, 30.0% MgCO, y 2.0% SiO,; el ácido es 94% H2S04 y 6% H,O. Calcule:

a ) Las libras de CO, producidas por tonelada de dolomita tratada.

b) Las libras de ácido comercial requeridas por tonelada de dolomita tratada.

Suponga que las reacciones son completas.

Respuesta

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 52

 1.106. AgNO₃ + NaCl → AgCl + NaNO₃

a ) ¿Cuántos gramos de nitrato de plata harán falta para reaccionar con 5.00 g de cloruro de sodio?

b) ¿Cuántos gramos de nitrato de plata se requieren para la precipitación de 5.00 g de cloruro de plata?

c ) ¿Cuántos gramos de nitrato de plata equivalen a 5.00 g de nitrato de sodio?

d) ,$uántos gramos de cloruro de sodio se necesitan para precipitar la plata de 5.00 g de nitrato de plata?

e ) ¿Cuántos gramos de cloruro de sodio se agregaron a nitrato de plata si se precipitaron 5.00 g de cloruro de plata?

f) ¿Cuántas libras de cloruro de sodio equivalen a 5.00 libras de nitrato de sodio?

g ) LCuántas libras de cloruro de plata se precipitan con 5.00 Ib de nitrato de plata?

h) ¿Cuántas libras de cloruro de plata se precipitan con 5.00 Ib de cloruro de sodio?

i ) LCuántas libras de cloruro de sodio equivalen a 5.00 Ib de nitrato de plata?

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 51

 1.105. BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄ + 2NaCl

 a ) ¿Cuántos gramos de cloruro de bario se requieren para reaccionar con 5.00 g de sulfato de sodio?

b) ¿Cuántos gramos de cloruro de bario se requieren para precipitar 5.00 g de sulfato de bario?

‘c) ¿Cuántos gramos de cloruro de bario se necesitan para producir 5.00 g de cloruro de sodio?

d) ¿Cuántos gramos de sulfato de sodio se necesitan para precipitar el bario de 5.00 g de cloruro de bario?

e ) ¿Cuántos gramos de sulfato de sodio se agregaron al cloruro de bario si se precipitaron 5.00 g de sulfato de bario?

f) ¿Cuántas libras de sulfato de sodio equivalen a 5.00 Ib de cloruro de sodio?

g ) ¿cuantas libras de sulfato de bario se precipitan con 5.00 Ib de cloruro de bario?

h) ¿Cuántas libras de sulfato de bario se precipitan con 5.00 Ib de sulfato de sodio?

i ) ¿Cuántas libras de sulfato de bario equivalen a 5.00 Ib de cloruro de sodio?

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 50

 1.104. Examine la figura P 1.104. La presión barométrica es de 720 mm Hg. La densidad del aceite es 0.80 g/cm3. El manómetro de Bourdon marca 33.1 psig. ¿Cuál es la presión del gas en kPa?  

Respuesta:  244kPa

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 49

 1.103. El líquido indicador del manómetro que se muestra en la figura Pl .103 es agua y el otro líquido es benceno. Estos dos líquidos son prácticamente insolubles entre sí. Si la lectura del manometro es AZ = 36.3’cm H,O, ¿cuál es la diferencia de presión en kPa? La temperatura es 25°C.

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 48

 1.102. La presión dentro de una celda de gas se mide con un manómetro invertido, como se muestra en la figura P 1.102. La escala a la derecha de la figura muestra las distancias en mm (no están a escala) a las interfaces de los líquidos del manómetro. ¿Cuál es la presión dentro de la celda?

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 47

 1.101. La deflagración es una combustión rápida pero progresiva (con o sin explosión), en contraposición a una detonación, que es la descomposición instantánea de un material combustible.

(La National Fire Protection Association en su norma NFPA 68 incluye definiciones técnicas más precisas.) En el caso de polvos, la velocidad de deflagración depende del tamaño de las partículas de polvo. La NFPA da una fórmula para calcular el hrea de las aberturas de ventilación de un edificio con el fin de evitar daños estructurales cuando hay deflagración

Respuesta: NO

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 46

 1.100. Se puede usar un transmisor de presión diferencial (DPT) para determinar el nivel de un líquido en un tanque. Véase la figura P 1.1 OO.

¿En qué error se incurre al no considerar la altura del vapor sobre el líquido?

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 45

 La manometría de tanque hidrostática (HTG, hydrostatic tang gaging) se vale de mediciones de presión en línea vertical para calcular la densidad de un fluido. Si los dos instrumentos de presión del tanque tienen una separación de 72.8 cm y las lecturas  son 267 mm Hg y 211 mm Hg, ¿cuál es la densidad del fluido en el tanque?

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 44

 Examine la figura P1.98. si a = 7.5 pulg y b = 12 pulg, ¿qué altura tiene el agua en el recipiente de la derecha?

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 43

 1.97 Un tubo en U (Fig. P1.97) con una rama de 20 pulg de altura se llena con mercurio hasta una profundidad de 12 pulg. A Continuación se cierra el extremo de la rama de 20 pulg y se agrega mercurio a la otra rama hasta que el nivel del mercurio en la rama cerrada alcanza 14 pulg de profundidad. ¿Qué profundidad tiene el mercurio en la rama abierta?

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 42

1.96 Un medidor de vacío conectado a un tanque marca 315 kPa. ¿Cuál es la presión absoluta correspondiente si el barómetro indica 98.2 kPa? 

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 41

 Un manómetro de Bourdon se conecta a un tanque grande y marca 440kPa cuando el barómetro indica 750 mm Hg. ¿Qué lectura dará el manómetro si la presión atmosférica aumenta a 765 mm Hg?

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 40

 1.95 Un manómetro de Bourdon se conecta a un tanque grande y marca 440 kPa cuando el barómetro indica 750 mm Hg. ¿Qué lectura dará el manómetro si la presión atmosférica aumenta a 765 mm Hg?

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 39

 94. Exprese PB en función de h con base en los datos de la figura P1.94

Respuesta

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 38

 

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 37

1.92 Examine la figura P1.92. El barómetro indica 740 mm Hg. Calcule la presión dentro del tanque en psia.

 

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 36

91. Un fabricante de tanques de gran tamaño calcula la masa de fluido dentro del tanque midiendo la presión en el fondo en psig y multiplicando ese valor por el área de la base del tanque en pulgadas cuadradas. ¿Es correcto este procedimiento?

Respuesta. El Procedimiento esta bien 

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 35

 Suponga que prepara un barómetro como sigue: llena por completo con mercurio un tubo de vidrio largo (> 40 cm) sellado por un extremo, lo invierte con mucho cuidado y coloca el extremo abierto (tapándolo con el dedo) dentro de un vaso con Hg, de modo que no entre aire en el tubo. Explique cómo funciona este barómetro

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 34

Un estudiante conectó un manómetro de Bourdon diseñado para leer presiones manométricas a una línea de vacío y, al ver que no daba lectura, decidió ajustar el instrumento de modo que indicara 0 psi con un alto vacío y 14.7 psi a presión atmosférica. Sin embargo, el día que hizo el ajuste el barómetro indicaba 735 mm Hg. de modo que su lectura de 14,7 psi tuvo un pequeño error. Más adelante, se usó este manómetro para medir la presión de un tanque de aire, y marcó 51 pisg. ¿Cuál debió ser la lectura correcta del manómetro? En ese momento, el barómetro indicaba 750 mm Hg. Especifique todas las suposiciones que necesite hacer para resolver este problema. 

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 33

 1.88 Examine la figura P1.88. Por la tubería fluye aceite (densidad = 0.91 g/cm³) y la velocidad de flujo se mide con un manómetro de mercurio (densidad = 13.546 g/cm³). Si la diferencia de altura entre las dos ramas del manómetro es de 0.78 pulg, ¿cuál es la diferencia de presión correspondiente entre lo puntos A y B, en mm Hg? ¿En qué punto, A o B, es mayor la presión? La temperatura es de 60°F.

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 32

 1.87. Un instrumento de presión falló en una línea de proceso que requiere vigilancia constante. Se cuenta con un manómetro del tipo de campana (FIG) que usa aceite (densidad = 0.800 g/cm3) como líquido sellador. La construcción del medidor limita al desplazamiento del líquido sellador a 12.7 cm antes de que se derrame el aceite. ¿Cuál es la presión máxima, en kPa, que se puede medir con este manómetro?

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 31

 1.86 El piso de un tanque cilíndrico de agua se distorsionó con combaduras de 7 pulg a causa del asentamiento del terreno, incorrectamente estabilizado, debajo del tanque. No obstante, varios ingenieros consultores lograron poner de nuevo en servicio el tanque dañado colocando un reborde de plástico alrededor de la base del tanque e inventando un sistema de flotación por aire con el cual lo mudaron a otro lugar cercano. El tanque tenía 30.5 m de diámetro y 13.1 m de profundidad. La tapa, el fondo y los lados del tanque se fabricaron con planchas de acero soldadas de 9.35 mm de espesor. La densidad del acero es de 7.86 g/cm³.

a) ¿Cuál fue la presión manométrica en kPa del agua en el fondo del tanque cuando éste se llenó por completo de agua?

b) ¿Qué presión de aire en kPa se requeriría debajo del tanque vacío para apenas levantarlo y poderlo cambiar de lugar?

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 30

1.84 El medidor de presión de una torre de proceso indica un vacío de 3.35 pulg Hg. El barómetro indica 29.31 pulg Hg. ¿Cuál es la presión absoluta dentro de la torre en milímetros de mercurio?

1.85 Juan dice que calculó con una fórmula que la presión en la cima del pico Pike es de 9.75 psia. Pedro dice que es de 504 mm Hg por que es lo que encontró en una tabla ¿Quién tiene razón?

 

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 29

 

1.82. Un manómetro emplea queroseno, p.e.r. 0.82, como fluido ¿A cuántos milímetros de mercurio equivale una lectura de 5 pulg de este manómetro?

1.83. El manómetro del condensador de vapor de una turbina indica 26.2 pulg Hg de vacío. La lectura del barómetro es de 30.4 pulg Hg. ¿Qué presión hay en el condensador, en psia?

 

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 28

 1.81 Se usará una bomba centrifuga para bombear agua de un lago a un tanque de almacenamiento situado 148 ft por encima de la superficie del lago. La tasa de bombeo será de 25.0 gal/min y la temperatura del agua es de 60°F. La bomba de que se dispone puede alcanzar una presión de 50.0 psig si bombea a razón de 25.0 gal/min. (Ignore la fricción de la tubería, los efectos de energía cinética y los factores relativos a la eficiencia de la bomba)

a) ¿A qué altura (en pies) puede la bomba subir el agua a esta temperatura y con esta tasa de flujo?

b) ¿Es apropiada esta bomba para el servicio al que se le piensa destinar?

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 27

 80. Un problema que presentan los tanques de tratamiento de aguas negras instalados bajo tierra se hizo evidente cuando el nivel freático subió y un tanque vacío se elevó sobre el suelo por flotación. Este problema se superó instalando una válvula de retención en la pared del tanque de modo que, si el nivel freático subía lo suficiente como para hacer flotar el tanque, éste se llenaría de agua. Si la densidad del concreto es de 2080 kg/m³, determine la altura máxima a la que deberá instalarse la válvula para evitar que la fuerza de flotación eleve un tanque rectangular con dimensiones interiores de 30 m por 27 m y 5m de profundidad. Las paredes y el piso tienen un espesor uniforme de 200 mm.

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 26

 79. Los edificios con techo plano son comunes en los climas secos debido a la economía en los materiales de construcción. Sin embargo, durante la estación lluviosa es posible que el agua se encharque en las azoteas, de modo que durante la construcción se deben tener en cuenta las implicaciones estructurales del peso adicional. Si se acumulan 25 cm de agua en un área de 10 m por 10 m durante una tormenta, determine:

a) El peso total adicional que debe soportar el edificio

b) La fuerza del agua sobre el techo en psi