balances

BALANCE DE MATERIA
Masa de entrada = masa de salida + masa Acumulada
El balance de materia para un proceso es la contabilidad de los
materiales involucrados en el mismo, constituyéndose en la aplicación
de la ley de conservación de la masa.
Los procesos pueden ser en cochada, por lotes o intermitentes: cuando
una cantidad de materia es colocada en un recipiente y por medio físicos
oquímicos se logra algún cambio o reacción. Al final el contenido es
retirado como producto para iniciar una nueva cochada.

Cuando hay reacción química
Masa de la entrada + Masa generada = masa salida + masa consumida
+ masa acumulada

Entrada A
Salida C + D

Proceso
Entrada B

Extracción de aceites esenciales por vapor.
Los proceso continuos: las entradas y las salidas del mismo fluyen enforma continua.

Proceso de pirolisis.
BALANCE DE MATERIA SIN REACCIÓN QUÍMICA
PROCESOS DE MEZCLA

Tratamiento de aguas residuales.
Al combinarse los procesos continuos con proceso por batch se obtienen
procesos semicontinuos.
En los procesos continuos existen procesos en estado estacionario o
permanente , en donde las variables de proceso no sufren modificación
con el tiempo, mientrasque si una o varias variables cambian con el
tiempo se identifica como un proceso transitorio o inestable.

Ejercicios:
Se mezclan 600 lb de una solución que contiene 20% en peso de
HNO3 con una solución que contiene 40% de HNO3. ¿Cuál es la
masa en libras de la solución formada, si ésta contiene 28% de
HNO3?

Corriente 1
600 lb
20% HNO3

Corriente 2
40% HNO3

Corriente 3
28%HNO3

Proceso extracción aceites esenciales con fluidos supercríticos.
BALANCE DE MASA
Cuando no hay reacción química:

Proceso (mezcla)
Entrada B

600 lb *
Salida A + B

Entrada A

Balance materia sistema:
m1 + m2 = m3
600 lb + m2 = m3 (1)
Balance de HNO3
HNO3 en m1 + HNO3 en m2 = HNO3 en m3
+ m2 *

= m3 *

m1 * x1 + m2 * x2 = m3*x3
120 + m2 = m3

Se solucionan las dosecuaciones con un resultado
de:
m2 = 400 lb m3 = 1000 lb
Oxígeno puro se mezcla con aire para obtener aire enriquecido que
contiene 50% de oxígeno. ¿Qué relación molar de oxígeno a aire
debe utilizarse?

Corriente 3
Aire enriquecido

Corriente 1
O2

50% O2
50% N2
Corriente 2
Aire
21% O2
79% N2
Base de cálculo: 100 kg mol de aire enriquecido

Balance de sal
m1*0,3 = m3 *0,3 + m4Relación sal de entrada y sal cristalizada
m4 = m1*0,3*0,9
m4 = 0,27 m1
Balance de agua
m1*0,7 = 100lb/h + m3*0,7
Solución
4 ecuaciones 4 incógnitas, problema solucionado

Balance de materia:
m1 + m2 = m3
m1 + m2 = 100 kg mol

m1=158,73 lb/h Salmuera entrada
m2= 100 lb/h agua evaporada
m3= 15,87 lb/h salmuera salida
m4= 42,85 lb/h sal cristalizada

Balance nitrógeno:
m2 *

m1= 100lb/h + m3 + m4

= m3 *
Método de solución 2:

m2 = 100 kg mol *0,5 / 0,79 = 63,29 kg mol
Base de cálculo 100 lb/h salmuera entrada
m1 = m3-m2
m1= 100kg mol – 63,29 kg mol = 36,71 kg mol
Relación molar oxígeno/aire = (36,71/63,29) = 0,58
PROCESOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS
Evaporación:
En un proceso para la obtención de sal cristalizada se introduce a
un evaporador – cristalizadoruna solución saturada de cloruro de
sodio, al 30% en peso y 240ºF. El proceso es isotérmico de tal
manera que se obtiene por el fondo del aparato la sal cristalizada
igual al 90% de la sal alimentada. Se evaporan 100lb/hr de agua y
se produce, además, una salmuera saturada: Calcular:
a)
La cantidad de salmuera introducida en lb/h
b) La sal cristalizada en kg/h

2 Agua
100 lb/h

Sal deentrada = 100 lb/h *0,3 = 30 lb/h
Sal cristalizada = 0,9 * 30 lb = 27 lb/h
Sal salmuera salida = 30 – 27 = 3 lb/h
Salmuera salida = 3lb*100/30 = 10 lb/h
Agua entrada= 100lb/h*0,7=70 lb
Agua salmuera salida=10l/h*0,7 = 7 lb
Agua salida = 70lb – 7lb= 63 lb/h
Como la salida de agua es de 100lb/h real, entonces:
Salida salmuera= 10lb/h*(
Salida sal cristalizada=27 lb/h*(
Entrada salmuera =...