EJERCICIOS DE BALANCE DE MASAS

MARLON ALFONSO MAGDANIEL SARMENTOCÓDIGO: 2220052044

UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRAFACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTALRIOHACHA, LA GUAJIRA

2012

EJERCICIOS DE BALANCE DE MASAS

PRESENTADO EN LA ASIGNATURA DE RESIDUOS SÓLIDOSAL PROFESOR ANDRÉS GALINDO

UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRAFACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTALRIOHACHA, LA GUAJIRA

2012

EJERCICIOS DE BALANCE DE MASAS

Consideraciones: dada las características de los ejercicios que se desarrollan a continuación, en los cuales no se hace claridad a cerca de algunos aspectos de los mismos, las presunciones que se hagan serán anotadas en el desarrollo del mismo. Además se subrayaran los datos que se han alterado como recomendación el docente.

6.1. Considere una vivienda familiar que genera un acierta cantidad de residuos por día. De esta cantidad, las botellas y latas representan el 20 por 100 (en pesos) y son reciclados por la familia. El 20 por 100 de los residuos de papel (34 por cien del total) se queman en la chimenea. El papel restante, así como el resto de los residuos se echan a los contenedores para su recogida. En un día dado, 14 kg de bienes de consumo (comida, periódicos, revista, etc.) entran en la casa. La familia consume 3 kg de comida este día, y se almacena 2 kg de comida. Las revistas recibidas representan el 5 por 100 de los residuos de papel del día, y no son tiradas.Dibuje un diagrama de flujo de materiales para este problema y calcule la cantidad de residuos sólidos evacuados durante este día.

Solución: Dada que el requerimiento es sobre la producción de residuos, se hará inicialmente el cálculo de los mismo y posteriormente el diagrama de flujo. El material reciclable aunque dice ser reciclado se planteara como extraído de la vivienda al no hacer referencia el tipo de reciclaje que se uso.

La entrada serán únicamente 10Kg de víveres, de los cuales 3Kg son consumidos y 2Kg almacenados, de modo que el excedente es material no comestible y se distribuye así:

Papel: 14kg * 0.34 =4.76KgRevistas: 4.76Kg * 0.05 = 0.238kgPapel para quemar en chimenea: 4.76Kg * 0.2 = 0.952kg

De esta forma los residuos que hasta este momento se tendrían serian los siguientes:

14Kg de víveres – 5kg de comida almacenada y consumida – 0.952kg de papel quemado en chimenea – 0.238kg de revistas almacenadas= 3.81Kg de residuos

Sin embargo de esta cantidad de residuos, el 20% equivalente a latas y botellas sin reciclados, de modo que el valor de las botellas y latas seria.

Botellas y latas: 3.81Kg * 0.2 = 0.762Kg

Y el total de residuos tirados en el día será:

Residuos tirados = 3.81kg – 0.762Kg = 3.048Kg

10Kg de comida Papel quemado 0.952Kg

Botellas y latas 0.762kg

Residuos 3.048kg Alimentos consumidos 3kg

Total: 7.762

Los residuos serian 3.048kg y el equilibrio de masa estaría dado por

Masa de entrada = 2.238Kg + 7.762Kg =10Kg

Comida 2kg

Revistas 0.238kg

Total: 2.238Kg

6.3. Considere un negocio privado de venta al por menor que vende accesorios metálicos. El negocio recibe aproximadamente 144 kg de mercancía cada día. Ya que mucha de la mercancía vendida se tiene que verificar comparándola con una muestra antigua, la mayoría de los clientes llevan su vieja mercancía a la tienda. Algunos clientes dejan su vieja mercancía para ser evacuada por el negocio. Se estima que cerca del 20 por 100 de la cantidad total del metal vendido es devuelto y dejado por los clientes.

De la cantidad total de la mercancía recibida, aproximadamente el 9 por 100 del peso es el material de envase (papel y cartón). El 84 por cien del material de envase es cartón, del cual el 60 por 100 es reciclado después de desembalar la mercancía. Cerca del 7 por 100 del papel y el 15 por 100 del cartón se venden con la mercancía al cliente. El resto del papel y cartón es evacuado en el contenedor.

El resto del peso de la mercancía son piezas de metal y químicas. Los productos químicos forman el 11 por 100 y se vende diariamente todo menos el 10 por 100. Este 10 por 100 se utiliza dentro del negocio para equipo de limpieza y es evacuado como residuo peligroso. El 78 por 100 de las piezas de metal se venden cada día, el resto se almacena internamente.Realice un balance de masas y un diagrama de flujo.

Solución: se presentaran inicialmente los cálculos de cada uno de los elementos contenidos en el ejercicio y posteriormente se realizara el diagrama de flujo.

Se consideraran dos elementos en la entrada del negocio, que corresponden a la mercancía que ingresa para la venta y el 20% del material vendido, que dejan los clientes para ser evacuados por la empresa.

De modo que las piezas que se venden cada día serian:

Material de embalaje: 144kg * 0.09 = 12.96Kg

Cartón: 12.96kg*0.84= 10.8864Kg

Cartón reciclado: 10.8864Kg * 0.6 = 6.53184kg

Papel: 12.96Kg - 10.8864Kg = 2.0736 kg

Papel vendido con la mercancía: 2.0736Kg * 0.07= 0.145152kg

Cartón vendido con la mercancía: 10.8864Kg * 0.15= 1.63296kg

Cartón evacuado= 10.8864Kg de Cartón - 6.53184kg de Cartón reciclado - 1.63296kg de Cartón vendido con la mercancía = 2.7216Kg

Papel evacuado: 2.0736 kg de papel - 0.145152kg de Papel vendido con la mercancía = 1.928448Kg

Productos químicos: (144kG- 12.96kg de material de embalaje) *0.11= 14.4144kg

Dado que el ejercicio plantea que “el resto del peso son piezas metálicas y químicas” se entiende que hace referencia al material de entrada menos el material de embalaje.

Productos químicos vendidos= 14.4144kg * 0.9 = 12.97296kg

Residuos peligrosos: 14.4144kg *0.1= 1.44144kg

Material vendido: (144Kg de material que ingresa- 12.96Kg material de embalaje – 14.4144kg de productos químicos) * 0.78 = 90.967968kg

Material devuelto para ser evacuado: 90.967968kg* 0.2= 18.1935936kg

Piezas almacenadas: (144Kg de material que ingresa- 12.96Kg material de embalaje – 14.4144kg de productos químicos) * 0.22 = 25.657632Kg

Diagrama de flujo.

- 144Kg de mercancía Cartón reciclado 6.53184kg

- 18.1935936kg piezas devueltas Papel vendido con la mercancía 0.145152kg

Total: 162.1935936Kg Cartón vendido con la mercancía 1.63296kg

Cartón evacuado 2.7216Kg

Papel evacuado 1.928448Kg

Productos químicos vendidos 12.97296kg

Residuos peligrosos 1.44144kg

Material vendido 90.967968kg

Piezas devueltas evacuadas 18.1935936kg

Total: 136.5357616Kg

Entrada = Piezas almacenadas 25.657632Kg + material sustraído de la empresa 136.5357616Kg = 162.1933936Kg

La diferencia existente entre el valor de entrada y la sumatoria de la salida y el almacén es de 0.0002 y puede atribuirse a aproximaciones decimales en los cálculos

Piezas almacenadas: 25.657632Kg

6.4. Un pequeño pomar familiar vende manzanas y sidra diariamente durante el otoño. En un día concreto de octubre, la instalación de procesamiento de la tienda recibe 344 búshels de manzanas no seleccionada. Cada bushel de manzana se transportaba en caja de madera. Cada caja pesa 2 kg, y un bushel de manzana pesa 18 kgTambién se entrega a la tienda los envases en los cuales se venderán las manzanas y la sidra: para las manzanas, 500 cajas de cartón de un bushel con un peso total de 50 kg, y para la sidra 200 jarras de plástico de 4 litros con un peso total de 10 kg. Mientras se descargan los contenedores, se daña el 2 por 100 de cada contenedor y éste tiene que ser desechado.Durante el día, todas las manzanas cosechadas son seleccionadas en una de las siguientes categorías:

Manzanas por sidra: 20 por 100 (media)Manzanas corrientes: 20 por 100 (media)Manzanas de grado A USDA: el resto de las manzanas

Las ventas de este día fueron:30 litros de sidraTodos los bushel de manzanas corrientes140 bushel de manzanas de grado A

Se proporcionó un envase con cada jarra de sidra o bushel de manzanas. Se da un descuento a los clientes con su propio envase. De media el 20 por 100 de los clientes de las manzanas y de la sidra tienen su propio envase. Al final del día toda la sidra no vendida se almacena en un depósito grande. Las manzanas no vendidas se almacenan en cajas de madera, menos 10 búshels, que se colocan en envases de cartón para un bushel, expuestos y listos para vender el día después. Todas las cajas de madera vacías son apartadas y devueltas al pomar excepto las que están dañadas, que se almacenan y reparan en la instalación. De madia, el 5 por 100 de las cajas de madera necesitan arreglo. Con esta información, dibuje un diagrama de flujo de materiales y calcule la cantidad de residuos sólidos evacuados durante este día. Suponga que la densidad de la sidra de manzana es de 1 Kg/litro

Solución: se elaboraran una vez más los cálculos correspondientes y anotaciones a que haya lugar antes de realizar el diagrama correspondiente.

Para los cálculos de la entrada del local será:

Cantidad de manzana: 18 kg/bushel * 344 bushel= 6192 kg de manzana

Manzanas dañadas: 6192 Kg de manzanas *0.02=123.84kg

Manzanas útiles: 6192 kg de manzana *0.98= 6068.16kg

Cajas de madera: 2 kg/caja * 344cajas= 688 kg

500 cajas de cartón: 50 kg/500cajas= 0.1 kg c/u

200 jarras de plástico: 10 kg / 200= 0.05 kg c/u

Para evaluar la salida de materia del local, se establecerá la cantidad de cada tipo d manzana que ingreso a la tienda en el paso anterior.

Manzana para sidra: 6068.16kg de manzanas * 0.2 = 1213.632 kg de manzanas

Manzana corrientes: 6068.16kg de manzanas * 0.2 = 1213.632 kg de manzanas

Manzanas tipo A: 6068.16kg de manzanas * 0.60 = 3640.896 kg de manzanas

La salida será como sigue:

30Lt de Sidra * 1 Kg/Lt = 30kg 30kg/ (4kg/jarras) = 7.5jarras

Como no es lógico que se vendan jarras medias o el ejercicio no lo contempla, aproximaremos el número de jarras de sidras vendidas a 8 de modo que si el 20 de los clientes llevan su recipiente, habrán salido:

Jarras suministradas: 8*0.2= 1.6 de modo que 1.6 jarras fueron traídas por los clientes, esta vez aproximaremos a 1jarraY habrán salido del local

Masa de las jarras suministradas: 7 jarras * 0.05kg/ jarras = 0.35Kg

Manzanas corrientes: 1213.632 kg de manzanas Cajas de cartón para manzana corriente: 1213.632 kg de manzanas/(18Kg/bushel)=67.4 Cajas, por aproximación 67cajas *0.8 = 53.9 cajas. Aprox 54cajas

54cajas / (0.1Kg/ caja)= 5.4 kg de cajas de cartón

140 bushel * 18 kg de manzana /bushel = 2520 Kg de manzana.

140cajas de cartón * 0.8 = 112 cajas de cartón x 0.1 kg/caja = 11,2 kg de caja de cartón

También salen:El 2% de las manzanas que se dañaron al descargar = 123.84kg de manzana

El 95% de las cajas de madera = (344cajas de madera *0.95) *2Kg/caja de madera= 653.6 por aprox. 655 kg menos 118 cajas para almacenar la fruta que no se vendió.Eso es 654-236= 418kg de cajas de madera

Permanecen en almacén:

Las manzanas para sidra que no se vendieron: 1213.632 Kg – 30 kg vendidos= 1183.632kg

Manzanas tipo A: 3640.896 kg de manzana - 2520 Kg de manzana.= 1120.896kg de manzana

Las cajas dañadas de madera: 688Kg *0.05= 34kg

Cajas de cartón: 50kg- 5.4kg-11.2kg=33.3kg

Jarras para sidra: 10kg- 0.35kg= 9.65kg

Cajas de madera para almacenar las manzanas no vendidas: 1183.632kg + 1120.896kg = 2304.528kg de manzanas guardadas, se requieren: 2304.528kg/18Kg = 128 cajas de madera pero diez de estas serán remplazadas por de cartón. Así que se requieren dejar en almacén 118 cajas adicionales a las dañadas, es decir 236kg de cajas de madera serán almacenados.

Diagrama de flujo

6192Kg de manzana 30Kg de Sidra 119,16 0.35Kg jarras suministrada a los clientes 688 kg en cajas de madera 1213.632 kg manzanas corrientes 16.6 kg de cajas de cartón50 kg caja de cartón 2520 Kg de manzana tipo A 123.84kg de manzanas dañadas 10 kg de jarras 418 kg cajas de madera Total: 6940kg tota: 4322.422

Entrada = almacenamiento + salida

Entrada = 2617.578Kg + 4322.422kg = 6940kg

1183.632kg manzana para sidra

1120.896kg de manzana tipo A270kg cajas de madera

33.4kg cajas de cartón

9.65kg jarras para sidra

Total: 2617.578

6.5. Un desguace de coches recibe cada día, por promedio, dos coches para desguazar, que pesan 1800 kg cada uno. Cada coche incluye:

4 litros de aceite de motor10 litros de aceite de transmisión1 litro de aceite de dirección4 litros de aceite de embrague14 litros de anticongelante diluido7 litros de gasolina1 filtro de aceite1 filtro de aceite de transmisión4 neumáticos de goma4 unidades de zapatas de frenos de amianto

Una vez que han quitado esto del coche, la distribución del peso restante es:20 por 100, materiales no reciclables8 por 100, acero, aluminio, et., reciclables

Cada día el desguace vende dos motores completos, que representa el 20 por 100 del peso del coche una vez separados los fluidos, neumáticos, filtros de aceite y zapatas de freno. También cada día se venden:

44 kg de piezas metálicas variadas12 kg de piezas variadas no metálicas2 neumáticos de goma

Cada día después de las ventas, el 44 por 100 del material restante no reciclable se transporta al vertedero y el 25 por 100 de los metales reciclables y 2 neumáticos de goma son reciclados. El resto se almacena para futuras ventas.Prepare un balance de masas suponiendo que los aceites tienen un peso específico de 0,5 kg/litro, otros líquidos tóxicos tienen un peso específico de 0,5 kg/litro, los neumáticos pesan 10 kg cada uno, las zapatas de freno de amianto, filtro de aceite y filtro de transmisión pesan 10 kg en total.

Solución:Primero se establece los valores de cada fracción de los carros y para determinar la cantidad de material almacenado.

Peso de los dos vehículos: 3600kg

Peso de los filtros y fluidos, zapatas y neumáticos: 140kg

Peso excedente: 3600kg-140kg=3460kg

Material no reciclaba: 3460kg* 0.2 = 692kg

Material reciclable: 3460kg *0.8 = 2768kg

Ventas del día:

2 motores: 3460Kg *0.2 = 692kg

44kg de piezas metálicas variadas

12kg de material no reciclable

2 neumáticos: 10kg * 2 = 20kg

Material no reciclable restante: 692kg de material no reciclable - 12kg de material no reciclable vendido = 680kg

Material no reciclable dispuesto en vertedero: 680kg * 0.44 = 299.2kg

Material metálico enviado a reciclaje: 2768kg * 0.25 = 692Kg

2 Neumáticos enviados a reciclaje: 2 * 10Kg = 20Kg

Almacenamiento:

4 neumáticos: 4 * 10kg = 40Kg

Material no reciclable almacenado: 680Kg * 56 = 380.8kg

Material reciclable almacenado = 2768kg de material reciclable – 692Kg de 2 motores vendidos – 44kg de piezas metálicas vendidas – 692kg de material reciclable enviado a reciclaje = 1340kg

Material reciclable almacenado = 1340kg

Nota: dado que el ejercicio no especifica que hacen con los fluidos, filtros y zapatas de freno, se supondrá que son enviado al vertedero.

Diagrama de flujo

3600 Kg de vehículos 60Kg filtro, zapatas y fluidos

692kg de los motores vendido

44kg de piezas metálicas vendidas

12kg de material no reciclable vendidas

20kg de 2 neumáticos

299.2kg Material no reciclable al vertedero

692Kg Material metálico enviado a reciclaje

20kg de Neumáticos enviados a reciclaje Total: 1839.2kg

Entrada = almacén + salida

Entrada = 1760.8kg + Total: 1839.2kg = 3600kg

40kg de neumáticos

380.8kg de Material no reciclable

1340kg Material reciclable

Total: 1760.8kg