1 UNIVERSIDAD DE COSTA RICA MAESTRÍA EN CIENCIA DE ALIMENTOS Curso NF-6701 Fundamentos de Ingeniería de AlimentosI ciclo lectivo 2011 Profesora Dra. Ana Mercedes Pérez Resolución de problemas Introducción a la Ingeniería de Alimentos Ejemplo 2.1. Un proceso de ahumado requiere una temperatura de 160ºF. Cuál es la temperatura en ºC y en ºK? R/ T = 71.1°C y 344.1°K Ejemplo 2.2. Un sistema se esteriliza a 120ºC. Cuál es la temperatura de esterilización en ºF y en ºK? R/ T= 248 °F y 393°K Ejemplo 2.3. Una de las relaciones adimensionales de mayor utilidad es el número de Reynolds, el cual está dado por la siguiente expresión: Re = D v / En donde D es el diámetro o longitud v es cierta velocidad característica es la densidad del fluido es la viscosidad del fluido Calcular el número de Reynolds para el siguiente caso: D = 4 mm v = 3 cm/s = 25 lb/ pie3 = 1 x 10-3 cp (centipoises) R/ Re = 48 100 Ejemplo 2.4. Si un recipiente tiene 2 kg de NaOH (masa molar = 40.0 g/mol), a) qué cantidad de moles de NaOH contiene? R/ 50 moles de NaOH 0.483 x 10-6 c/ Densidad = 1.47 moles y una fracción molar de 0. Calcular: a/ concentración de sacarosa en masa por unidad de masa.125 moles y fracción molar de 0.67 m/s2? R/ m = 10. El peso de una pieza metálica es de 100. La densidad de una solución de albúmina al 2% en peso de agua es de 1.7.25.99934 Ejemplo 2.2 Ejemplo 2.5.57 lb/gal Ejemplo 2.8. se tienen: Proteína: 2. R/ Para una solución de 1 kg. La densidad de la solución de sacarosa es 1040 kg/m3.000 g/cm3 Densidad relativa de la solución de albúmina = 1.1 kg sacarosa / kg solución b/ Cn = 104. 0.75.19 x 10-5 moles y una fracción molar de 4 x 10-7 KCl: 3. Calcule la fracción mol de cada componente.60 m/s2. ¿Cuál es la masa del cuerpo en kilogramos y cuál sería su peso en la superficie lunar.028 b/ base: 100 g de solución Fracción molar de albúmina: 5.13 Ejemplo 2.00 kg de agua y 5.028 x 103 kg/m3 = 8. b/ La fracción mol de la albúmina en esta disolución. c/ La densidad en kg/m3 y en lb/galón R/ a/ densidad del agua a 4°C = 1. Una disolución acuosa contiene 1. Un limpiador de tuberías con una concentración para uso industrial contiene 15.15% en masa de una proteína (peso molecular de 525000 g/mol) y 0.0 N en un lugar en el cual la aceleración gravitacional g es 9.42 kg.27% de KCl.2 kg sacarosa/ m3 solución . Una solución de sacarosa contiene 10 kg de azúcar en 90 kg de agua.00 kg de NaOH. donde g = 1.6.4 N Ejemplo 2.87 NaOH: fracción peso de 0. R/ a/ Cn = 0.55 g/mol) y una fracción molar de 6.61 x 10-4 Agua: 5.028 g/cm3 a 25ºC. b/ concentración en peso por unidad de volumen. El peso molecular de la albúmina es 67 000 g/mol. ¿Cuál es la fracción mol y la fracción en peso de cada componente del limpiador? R/ Agua: fracción peso de 0.62 x 10-2 moles (MM = 74. F = 17.833 moles y fracción molar de 0. Calcule: a/ La densidad relativa de la disolución con respecto al agua a 4ºC.9. 10. Expresar los siguientes valores en unidades del SI . R/ 5. cuál será la presión absoluta? R/ Pa = 70 kPa . a.48 kg/m3 Viscosidad = 20 x 10-3 (kg/m. se observa que contiene 23. Cuántos kg de sal se disuelven para dar 500 l de solución? c.3% de acidez (expresada como ácido cítrico). Qué cantidad de agua se necesita? R/ a.10.s? R/ La viscosidad es de 6. Calcular los kg agua/kg de sólido seco de un alimento que contiene 85% de humedad.11. 33. 0. 11. la cual tiene una densidad de 1. Ejemplo 2.densidad de 60 lb/ft3 . m = 568.718 x 10-3 lb/pie. 2.67 kg agua/kg sólidos secos Ejemplo 2. Cuál es el porcentaje en masa de NaCl en la solución? b. 4.8% de cenizas.14.5 g de NaCl por cada 1000 cm3 de solución.30 bar).4 g fibra / 100 g sólidos secos. 5.12. Calcule la composición química del pejibaye en base seca (g de componente/100 g sólidos secos). Al analizar una solución salina.6 g ácido cítrico / 100 g sólidos secos.03% b. 14. 1.774 kg NaCl c.16 g/cm3.s Ejemplo 2.4 g almidón / 100 g sólidos secos.3 g grasa/ 100 g sólidos secos.3% de proteína y 0.viscosidad de 20 cp R/ densidad = 959. Se mide una presión de vacío de 30 kPa (0.0% de grasa.9% de humedad. R/ 68. Los frutos de pejibaye cocido contienen 50. % m/m NaCl = 2. 7. La viscosidad de una sustancia es de 10 centipoises. 0.15.3 Ejemplo 2. Cuál es el valor en lb/pie.6 g cenizas/ 100 g sólidos secos.2 kg Ejemplo 2.s) Ejemplo 2. Si la presión atmosférica es de 100 kPa.7 g proteína/100 g sólidos secos.6% de almidón.1% de fibra dietética.13. 4 Ejemplo 2. Un manómetro registra una presión de 1. Calcule la fuerza aplicada por la columna de mercurio sobre la sección de 1 cm2 de la placa (estimación de la presión). Si la lectura de un barómetro es de 735 mm Hg. es equivalente a un vacío de 280 mm Hg dentro de un sistema.55 g / cm3.8 x 102 mbar Ejemplo 2. R/ P atmosférica = 9.20. R/ P absoluta = 455 mm Hg = 6.18. Se tiene una columna de mercurio sobre una placa. Calcule la presión atmosférica en milibares. ¿A cuántos newtons por metro cuadrado equivale una presión de 340 mm de Hg? R/ 4.65 N Ejemplo 2. La superficie colocada sobre el suelo mide 500 cm2. La densidad de la atmósfera disminuye al aumentar la altitud.16.07 x 10-1 bar Ejemplo 2.1 tonelada.194 bar . Calcule el valor de la presión en Pa y en bar. R/ F = 6.17. Determine la presión absoluta del sistema en bar. (tarea) Una marmita y su base pesan 0. R/ P absoluta = 2.61 bar Ejemplo 2. R/ P = 19360 Pa = 0. La lectura de un barómetro corresponde a 735 mm Hg.53 x 104 N/m2 Ejemplo 2.19. La densidad del mercurio es 13. determine cuál presión absoluta.21.60 bar cuando la presión barométrica es de 755 mm Hg. La columna de mercurio tiene un área transversal de 1 cm2 y una altura de 50 cm. en bares. cuál es la masa colocada en M? R/ mM = 10 kg Ejemplo 5.01325 x 105 N/m2. el área del émbolo es de 50 cm2 y el área de la columna de agua es de 1 cm2? Calcule el volumen de agua en litros requerido para balancear el recipiente con manzanas. Si se usa la ilustración de la Fig.45 x 104 Pa = 24. la masa en S es de 1 kg.1 L Ejemplo 6.33 m agua a 4°C b/ h = 0.9696 m Hg Ejemplo 3. A cuántos mm de Hg equivale una presión de 2 atmósferas? R/ 1520 mmHg Ejemplo 2. el área de S = 1 m2. V = 0. R/ a/ h = 10.76 m Hg . a/ Cuál es la presión en la parte inferior del tanque debida solamente al agua? b/ Cuál es la presión total en el fondo del tanque si la superficie del agua se encuentra a la presión atmosférica? El valor normal de la presión atmosférica es de 101. Considere una presión de 1 atmósfera. Calcule la altura que tiene una columna de agua para que sea equivalente a una presión de 586 mm de Hg. Un tanque se llena con agua hasta una altura de 2. o b/ Transforme esta presión a carga de Hg a 0 C en m ( g/cm3). R/ h = 7. donde el área M = 10 m2. equivalente a 1. a/ Transforme esta presión a carga de agua a 4 oC en m ( g/cm3). R/ h = 1 m.5 Estática de fluidos Ejemplo 1. Cuál es la altura h de la columna de agua si el recipiente con manzanas mostrado en la Fig.8 kPa Ejemplo 4. 6. 7 tiene una masa de 50 kg.3 kPa.5 m.5 kPa b/ P = 125. R/ a/ P = 2. 05 m y también contiene 0.442 atm Ejemplo 12.s2 = 1962 Pa b/ P2 – P1 = 26683 Pa Ejemplo 11.8 toneladas. b/ Calcule esa misma diferencia de presión si dichos puntos estuvieran inmersos en mercurio cuya densidad es 13. si la presión barométrica es de 58.287 x 105 Pa P en el fondo = 1. Sabiendo que la harina.05 m = 1. calcule presión experimentada por la bandeja en Pa y en bar.6 g/cm3. La presión en un evaporador al vacío se mide con un vacuómetro en U y se encuentra que es de 25 cm de mercurio.61 m de agua en el fondo. R/ Pabs = 0.92. Cuál debe ser la superficie total de su base para que la presión transmitida al suelo sea igual a 9.6 Ejemplo 7. R/ Pmáx = 111 376 N/m2 . Sobre una bandeja de un secador se coloca una capa de harina de pejibaye de 5 cm de espesor.66 m y está abierto a la atmósfera con una presión de 1 atm.8 x 104 Pa? R/ A = 0. El tanque tiene una altura de 3.6 cm de Hg. tiene una densidad de 1400 kg/m3. Calcule además la presión manométrica en el fondo. Calcule la presión en Pa a 3. Calcule la presión máxima en un tanque esférico lleno de aceite de soya de densidad relativa 0. Un gran tanque de almacenamiento contiene una sustancia oleosa de una densidad igual a 917 kg/m3.334 x 105 Pa Ejemplo 8. R/ a/ P2 – P1 = 1962 kg/m.05 m de la parte superior del tanque y también en el fondo. La masa total de un tanque es de 0. R/ P = 686.7 Pa = 6. a/ Calcule la diferencia de presión (pA – pB) en Pa entre dos puntos A y B situados en el agua y que se encuentran en dos planos horizontales distantes de 20 cm. El tanque se llena con la sustancia oleosa hasta una profundidad de 3.347 x 105 Pa b/ P man en el fondo = 0. que se supone es homogénea. R/ a/ P a 3. debida solo a la masa de pejibaye.08 m2 Ejemplo 9.87 x 10-3 bar Ejemplo 10. Cuál es la presión absoluta dentro del evaporador. si el diámetro es de 2 m y la presión atmosférica de 700 mm Hg. Encuentre la presión absoluta del tanque en Pa si la presión atmosférica local es de 95 kPa.6 x 103 kg/m3. Un recipiente cilíndrico con fondo plano y horizontal tiene una superficie de 50 cm2 y contiene 1 litro de agua.7 Ejemplo 13. La densidad del mercurio es de 13. exprese el resultado en Pa. Calcule el nuevo valor de la presión en un punto del fondo dado que la masa del pistón es de 2 kg. R/ P = 161 700 Pa = 1.0326 x 105 Pa c/ P = 1. R/ a/ P2 – P1 = 1962 Pa b/ P = 1. a/ Calcule la diferencia de presión entre un punto del fondo y un punto en la superficie libre. b/ Calcule la presión en un punto del fondo si la presión atmosférica a nivel de la superficie libre equivale a 1. La presión P del aire en un tanque es suficiente para sostener una columna de 500 mm Hg. c/ Se coloca sobre la superficie libre un pistón de diámetro igual al diámetro interior del recipiente.072 x 105 Pa .013 bar.596 atm Ejemplo 14.
Report "Respuestas problemas introducción y estática fluidos 2013"