Cálculos básicos en los procesos industriales

1. Unidad II Cálculosbásicos en los procesosindustriales

2. SISTEMAS DE UNIDADES • Desde tiempos remotos, el hombre siempre ha tenido la necesidad de medir, comenzando con las nociones, por ejemplo: cerca-lejos, rápido-lento, liviano-pesado, claro-obscuro, duro-suave, frío-caliente, silencio-ruido. • Pero ¿qué es medir?

3. SISTEMA DE UNIDADES DE MEDICIÓN • Un sistema de unidades es un conjunto consistente de unidades de medida. Definen un conjunto básico de unidades de medida a partir del cual se derivan el resto. Existen varios sistemas de unidades:

5. Es importante destacar que conviene que las unidades cumplan las siguientes condiciones: • La unidad debe ser constante, no debe de cambiar con el tiempo ni depender de quien realice la medida • Debe ser universal; es decir, debe ser utilizada por todos. • Debe ser fácil de reproducir, aunque a veces, esta facilidad vaya en detrimento de la exactitud.

6. SI • El año de 1960 marcó el nacimiento del Sistema Internacional de unidades tal como se conoce en la actualidad; este suceso ocurrió en la XI Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) bajo cuya autoridad funciona la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM) en Sevres, Francia. • Antes se llamaba Sistema MKS

7. UNIDADES BASE DEL SI

8. Las unidades derivadas se expresan algebraicamente en términos de las unidades de base/fundamentales o de otras unidades derivadas. Los símbolos para unidades derivadas son obtenidos a través de operaciones de multiplicar y división.

9. Magnitudes derivadas más usadas

10. Prefijos básicos utilizados en el SI

11. ENERGÍA • Capacidad para efectuar trabajo o producir calor. • La energía puede ser cinética o potencial. • La unidad SI para la energía es el joule, en honor de James Prescott Joule, un científico británico que investigó el trabajo y el calor. • 1 J = 1 kgm2/s2 • 1 cal = 4,184 J = 3,9683x10-3 BTU • 1 kcal = 1000 cal

12. CONVERSIÓN DE UNIDADES • El análisis dimensional es una técnica a través de la cual se determinan todas las dimensiones que se encuentran en las mismas unidades, para tel efecto se multiplica el número que se desea transformar por un factor de conversión.

13. ( )= Numero de la unidad original nuevo número en la nueva unidad nueva unidad unidad original Cantidadque se deseaexpresar en nuevasunidades Cantidadexpresadaahora en lasnuevasunidades Factor de conversión

15. REDONDEO DE CIFRAS DECIMALES • Para este curso se hará redondeo a dos cifras decimales, cuando así sea posible. • Por ejemplo: • Redondear 34,0932572s • 34,0933s

16. BASE DE CÁLCULO • La base de cálculo es una cantidad o velocidad de flujo que indica el tamaño de un proceso. Un factor de escala proporciona una manera fácil de graduar un proceso hacia arriba o hacia abajo en relación con la base deseada.

17. DENSIDAD • La ecuación para la densidad es: • La densidad es una propiedad intensiva de la materia que no depende de la cantidad de masapresente, por lo que la proporción de masa sobre volumen permanece sin cambio para un material dado. Usualmente la densidad disminuye con la temperatura. • Las unidades de densidad son: g/ml (líquidos), g/cm3 (sólidos), g/l (gases)

18. Problema • Una fábrica que produce pulpa de frutas tiene el siguiente plan de producción: El producto terminado se obtiene en un 75% respecto a la cantidad de materia prima utilizada y a una temperatura de 110ºC. Calcule: • El producto elaborado en ton/h de piña y durazno. • El producto elaborado en kg/año de piña y durazno. • La temperatura en ºF.

19. Problema • En la planta productiva de una industria dedicada a la fabricación de shampoo se procesan 537 lb/h de producto con una densidad de 0,944g/cm3. Determine: • La cantidad de galones procesados anualmente, considerando que la industria trabaja dos turnos de 8 horas por día, cinco días por semana, cuatro semanas por mes, 12 meses al año. • ¿Cuántas botellas de 260 ml se requieren comprar cada seis meses? Considere que la botella se llena a un 90% de su capacidad. • Si cada botella tiene un valor de $2,50, ¿cuál seríá la inversión mensual, bimestral y anual por este concepto?

20. COMPUESTOS Y MEZCLAS

21. MATERIA

22. PORCIENTO EN PESO • Para expresar el % en peso de una mezcla, se emplea el concepto de concentración de una solución, la cual expresa las cantidades relativas de soluto y disolvente presentes. • El % en peso de una mezcla indica la masa de un componente en relación con la masa total de la mezcla referida a 100 partes.

23. Ejercicios • Calcular el % en peso de NaCl y H2O, si se disuelven 19g de esta sal en suficiente cantidad de agua para preparar 175g de solución. • Se desean preparar 200 kg de cada una de las siguientes soluciones acuosas. Calcule las masas parciales de cada componente. • Solución al 10% peso de azucar (C12H22O11) • Solución al 4% de sosa (NaOH) • Solución al 15% peso de sulfato de cobre (CuSO4)

24. Ejercicios • Para la formulación de galletas dulces se utilizan los siguientes componentes: Azúcar 105 kg (12.38%), Grasa 55 kg (6.48%), Sal 5.5 kg (0.64%), Agua 71 kg (8.37%), Colorantes 11 kg (1.297%) , Saborizantes 17 kg (2%), Harina ? • ¿Cuánta harina debe agregarse? • ¿Cuál será la masa final de la mezcla? • ¿Si cada galleta pesa 5g ¿cuántas galletas se pueden fabricar • Las galletas se envasan en cajas cuyo contenido neto es de 750g, ¿cuántas cajas se requieren para envasar la producción? • ¿Cuánto se requiere de materia prima para la producción de 500kg de galletas?