balance de masa

Balance de Masa

Ing. Miguel Alcala

Fundamentos del
Balance de Masa
• El ingeniero debe comprender la aplicación de principios
de Física y de Fisico-Química en los diversos pasos del
proceso.
• Los cuales producen cambios físicos tales como
vaporizaciones, condensaciones, cristalizaciones etc.
• Puesto que el trabajo del ingeniero debe ser cuantitativo
la Matemática es unaherramienta clave.

Fundamentos del
Balance de Masa

Proceso intermitente

Proceso continuo

Ecuación general de Balance
• El balance de materiales y de energía permiten
establecer el tamaño de una planta.

Entrada

+ generación

- salida - consumo

=

acumulación

PROCESOS CONTINUOS
• En un proceso continuo en régimen permanente, en
operación continua y “estable” o estacionariael termino
de acumulación debe ser nulo
• En procesos sin reacción química y sin acumulación de
materiales:
Entrada

SIN REACCION
QUIMICA

+ generación

Entrada

=

salida + consumo

PROCESO
Entrada

=

Salida

Salida

Etanol
•
•
•
•

Se trata de concentrar una disolución de alcohol en un destilador.
Entra 2000 kg/h a 25 ºC con una concentración de etanol del12%.
Por la parte superior sale el alcohol con 78% de etanol.
Y por la parte inferior sale un concentrado con mucha agua y con
una concentración de etanol de 0,02%.
• Determinar los flujos de las corrientes.

F

D
E
S
T
I
L
A
C
I
O
N

G

L

Etanol
•
•
•
•

Se trata de concentrar una disolución de alcohol en un destilador.
Entra 2000 kg/h a 25 ºC con una concentraciónde etanol del 12%.
Por la parte superior sale el alcohol con 78% de etanol.
Y por la parte inferior sale un concentrado con mucha agua y con
una concentración de etanol de 0,02%.
• Determinar los flujos de las corrientes.

F:

F

D
E
S
T
I
L
A
C
I
O
N

G:
G

Etanol 12 %
Etanol 78%

L:

Etanol 0,02%

Base de calculo:

L

=2000 Kg/h

1 Hora

Etanol
F:

G:F

D
E
S
T
I
L
A
C
I
O
N

Etanol 78%

L:
G

Etanol 12 %

Etanol 0,02%

Base de calculo:

Balance total

=2000 Kg/h

1 Hora

F = G + L
2000 = G + L

Ec. 1

L

Balance Parcial Etanol

Balance Parcial Agua

Etanol en F = Etanol en G + Etanol en L
2000 * 0,12 = G * 0,78 + L * 0,0002

Agua en F = Agua en G

2000 * 0,88 = G * 0,22 +

L * 0,9998Resolviendo Ec.1 y Ec2
G =

307,2582714 Kg/h

L=

1692,741729 Kg/h

+

Agua l en L
Ec2

Manufactura de mermelada
•

•
•
•
•

En una manufactura de mermelada se mezcla el azúcar con fruta (45%
fruta y 55% azúcar).
Se le añade la pectina necesaria, aproximadamente 250g/100Kg de
azúcar.
La mezcla se evapora hasta que los sólidos solubles llegan al 65%.
¿Qué cantidad demermelada se obtendrá a partir de una fruta con 12% de
sólidos solubles?
¿Cuántos kg de mermelada se obtienen por kg de fruta en el proceso? La
pectina se considerará como sólido soluble.

Manufactura de mermelada
M1
M2
M3
M4
M5
M6
Base de calculo
Azucar
Fruta
Pectina

Fruta
12% solidos solubles
Azucar
Pectina
250 g /100 kg de Azucar
Mezcla
Agua evaporada
Mermelada
65% solidossolubles
100 kilos de azucar
100 kilos
(100 x 0.45) / 0.55
0,25 kilos

81,81818182 Kilos

B total

M1 +

B total

81,818182 + 100 + 0,250

Luego:

M2 + M3

=

M5

182,0681818 = M5 + M6

+ M6

= M5 + M6

Manufactura de mermelada
B parcial de solidos solubles:
Solidos en M1 + Solidos en M2 + Solidos en M3 =

Luego:

0,12 * 81,818182 + 100 + 0,25 = 0

M6 =
M5 =Mermelada por kilo de fruta:

169,335664 Kilos
12,7325175 Kilos

Solidos en M5 + Solidos en M6

+ M6 * 0,65

Mermelada
Agua evaporada

169,335664 kg mermelada / 81,818182 kg de fruta
2,06965812

Zumo de naranja concentrado
Se desea preparar un zumo de naranja concentrado dulce. El zumo inicial
recién exprimido M1 , tiene un 5% de sólidos. Y se desea elevar esta
cantidad en...