balance

Ing. Magíster JOSE LUIS RODRIGUEZ NUÑEZ

Universidad Nacional José Faustino
Sánchez Carrión

BALANCE DE MATERIA
Y ENERGIA

FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS,
ALIMENTARIAS Y PESQUERAS
AREA DE TECNOLOGÍA E INGENIERIA
CURSO
INGENIERIA DE LOS ALIMENTOS I

EJERCICIOS
EJERCICIOS DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA
APLICADOS A PROCESOS INDUSTRIALES

Los problemas de balance de masa yenergía se basan en la aplicación correcta de
las leyes de conservación de masa y energía y pueden llegar a ser
extraordinariamente complicados. Solo la resolución sistemática de muchos de
ellos creará la intuición necesaria para resolver casos nuevos.
Para los cálculos de aplicación de estos balances de masa y energía, es preciso
seguir una adecuada metodología que facilite el análisis:
a.Esbozar el esquema del proceso, usando la simbología apropiada y los datos de
operación conocidos.
b. Plantear el problema vía ecuaciones algebraicas.
c. Efectuar los cálculos, vía sustitución de datos en las ecuaciones planteadas.
BALANCE DE MATERIA

AUTORES
MSc. José Luis Rodríguez Núñez.
Ing° Edwin Macavilca T.

HUACHO – PERU

El balance de materia se basa en la Ley de la Conservaciónde la masa enunciada
por Lavoisier: “En cada proceso hay exactamente la misma cantidad de sustancia
presente antes y después que el proceso haya sucedido. Solo se transforma la
materia.
Los tipos más frecuentes de Balance de Materia son:
- Los de mezclado de dos ó más corrientes para dar una ó más corrientes. Figura
Nº 1
- Los de separación, en los que se forman 2 ó más corrientes a partirde una.
Figura Nº 2

Figura: N° 1

Página 2

Ing. Magíster JOSE LUIS RODRIGUEZ NUÑEZ

3

Balance Total
L1 + L 2 + L 3 = L 4

1
2

Ing. Magíster JOSE LUIS RODRIGUEZ NUÑEZ

mesclador

5

1

Recirculación
Balance en todo el Proceso
L1 = L 5
Balance alrededor del Equipo

4

L4 = L 2
Balance en la Unión

Balance Parcial
L1X1+L2X2+L3X3=L4X4

3

L1 + L 3 = L 4

52

Figura N° 2

Figura N° 3
Balance Total
L1 = L 2 + L 3
2
1

En otros casos parte de los ingredientes o reactivos pasan al proceso y otra parte
le da la vuelta sin entrar, es decir se produce desviación, by-pass o retorno. Figura
Nº4
Derivación
Balance en todo el Proceso

mesclador
1

L1 = L 5
Balance alrededor del Equipo

2

3
Balance Parcial
L1 X1 = L2 X2 + L3 X3En los equipos de transferencia de masa como absorbedores, secadores,
evaporadores, destiladores, cristalizadores y extractores, se introducen varias
corrientes, que viajan dentro del equipo de dos formas a contracorriente (el líquido
fluye en un sentido y la corriente gaseosa en el otro) o en corriente paralela en
donde las dos corrientes viajan en la misma dirección.
En ciertos procesos,parte de los productos se vuelven a procesar para que se
mezclen con los ingredientes o reactivos, es decir existe recirculación o reflujo.
Figura Nº 3

Página 3

L2 = L 3
Balance en la Unión
L3 + L 4 = L 5
3
4

5

Figura N° 4
BALANCE DE ENERGIA
El balance de energía se basa en la Ley de la Conservación de energía que indica
que en un proceso, la energía no se crea, ni sedestruye, sólo se transforma.
En un balance total de energía se toma en cuenta las transferencias de energía a
través de los límites del sistema. Ciertos tipos de energía están asociados a la
masa que fluye, otros tipos como Q (calor) y W (trabajo) son solo formas de
transmisión de energía. Figura Nº 5

Página 4

Ing. Magíster JOSE LUIS RODRIGUEZ NUÑEZ

L1
Ec1
Ep1
Epr1
U1

Sistema

1Q

W

Energía
entrante al
sistema

2

L2
Ec2
Ep2
Epr2
U2

Energía
= saliente del
sistema

En donde:
Ec = Energía Cinética
U = Energía interna
L = Flujo másico
Ep = Energía Potencial
Q = Calor

Ing. Magíster JOSE LUIS RODRIGUEZ NUÑEZ

+ Acumulación

V = Volumen
W = Trabajo
Epr = Energía
de presión

PROBLEMAS
DESARROLLADOS
1. Un néctar de mango debe contener...