Balance

UTN Facultad Regional La Plata
Integración III
1
Balance de materia
Ley de conservación de la materia
Si no hay generación o consumo de materia dentro del sistema
Acumulación = Entradas – Salidas
Si no existe acumulación o consumo de materia dentro del sistema, se dice que
estamos en estado estacionario o uniforme.
Entradas = Salidas
Si no existen flujos de entrada y salida, se reduceal concepto básico la conservación
de la materia dentro de un sistema cerrado o aislado.
Para todo balance de materia debe definirse un sistema, se entiende por este
a cualquier porción arbitraria o total de un proceso.
El método general para resolver balances de masa (BM) es simple:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3.Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que pueden calcularse
fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden definirse fácilmente,
para cada corriente. Una de estas masas puede usarse como base
de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o sustracción deberá
hacerse tomando el material sobre la misma base.6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Una vez logrado lo anterior, se estará preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
  


  


−
  


  


+
  


  


−
  


  


≡
  


  


sistema
dentro del
Consumo
sistemadentro del
Generación
del sistema
los límites
Salida por
del sistema
los límites
Entrada por
sistema
dentro del
Acumulación



Con reacción química (se debe aplicar estequiometría)
Sin reacción química
PROCESOS
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P1- La biorremediación es un método de limpieza tanto para agua como suelos
contaminados. Si una solución diluidade nutrientes es bombeada a un recipiente
de tierra a con caudal de 1.5 kg/hr, y se recupera a la salida 1.2 kg/hr,
responder:
a. ¿Cuál es el sistema?
b. ¿Cuál es el valor de ingreso por hora?
c. ¿Y el de salida?
d. ¿Cuál es el valor de acumulación por hora?
e. ¿Qué se asumió en la respuesta a la pregunta anterior?
P2 - Si un litro de alcohol etílico se mezcla don 1L de agua, ¿cuantos Kgde
solución resultan? ¿Cuántos litros?
Las densidades del alcohol y el agua a 20°C son 0.789 y 0.998 g/cm3, respectivamente.
Definiciones importantes
♦ Reactivo limitante: es aquel que se encuentra en la mínima cantidad
estequiométrica.
♦ Reactivo en exceso: es el reactivo en exceso respecto al reactivo limitante.
*100
con el reactivo limitante
moles requeridas para reaccionar
% exceso =moles de exceso
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♦ Porcentaje de conversión: es la proporción de cualquiera de los reactivos
que se transforma en productos.
♦ Rendimiento: para un solo reactivo y producto es:
En caso de más de un producto y un reactivo se debe determinar claramente el
reactivo en el cuál se basa el rendimiento.
Fórmulas a utilizar en el BM
♦ RLCF * C = PD(molar)
♦ RLCF * PM2/PM1 * C = PD (peso)
♦ (RLCF + RLR) * C = PD (molar)
♦ (RLCF + RLR) * C * PM2/PM1 = PD (peso)
Donde
RLCF: Reactivo limitante de carga fresca
RLR: Reactivo limitante de reciclo
C: Conversión
PD: Producto deseado
PM: Peso molecular
♦ Producto convertido = Carga fresca * Cfinal
♦ Producto convertido = (Carga fresca + Reciclo) * Cpor paso
♦ Producto obtenido = Productoconvertido * PMo/PMc
Donde
PMo = peso molecular del producto obtenido
PMc = peso molecular del producto convertido
Se debe tener en cuenta para resolver los problemas de BM que por cada variable
desconocida se tendrá que establecer un BM independiente en caso de
que el conjunto de ecuaciones pueda tener solución única.
Cuando en lugar de balance de un equipo se requiere resolver toda una...