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BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA Profesor Fernando A. Cuervo C.

GUÍA RÁPIDA PARA EJERCICIOS DE BALANCE DE MATERIA SIN REACCIÓN CAPÍTULO IV DEL TEXTO DE FELDER
Estimado estudiante: Se recomienda que plantee sin ninguna ayuda los ejercicios propuestos (1, 3, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 17, 18, 19, 23 y 30) y se dé a la tarea de resolverlos. La clave para resolverlos correctamente está principal,pero no únicamente, en plantear correctamente el diagrama de flujo. Por tal motivo, en la presente guía se muestran los diagramas de flujo, proponiendo que complete la información y efectúe el ejercicio con la metodología propuesta. Recuerde algunos aspectos importantes:  La base de cálculo es una cifra que indica cantidad de materia con un nombre perfectamente definido. No sirve como base decálculo una densidad, un porcentaje, una relación, un peso molecular.  En caso que tenga que asumir base de cálculo, no lo puede hacer en la corriente o componente que constituyen la pregunta.  Sustancia de unión es el componente que entra en una sola corriente, y que sale en una sola corriente.  Una mezcla o solución puede a su vez estar constituida por diferentes submezclas. Antes de iniciar conlos ejercicios del Dr. Felder, se propone el siguiente ejercicio, a manera de práctica general:

Ejercicio para recopilar conceptos, sin reacción.

a % c %

A

desconocidos

b 100%

B

EQUIPO OPERACIÓN UNITARIA OBJETIVO A LOGRAR

D

a % b %

E

c % b %
A  D B  D  E A  E

A B  D  E
Asigne valores lógicos y compruebe el Balance

    100     100    100

1

AGUA 3 g/seg

Vtotal  2litros Vinicial  1litro

AGUA 5 g/seg
En el ejercicio #1 se practica la ley de conservación de la masa en su expresión general.

3

VAPOR

Benceno 85% masa Tolueno

T O R R E D E S T I L A C I Ó N

Benceno 50% masa Tolueno

MEZCLA 100 Kg/h

LÍQUIDO RESIDUAL

Benceno 10,6% masa Tolueno

El ejercicio #3 es un claro ejemplo de que los% de diferentes mezclas no pueden ser sumados en forma simple, sino que con ellos deben construirse ecuaciones de la ley de conservación.

8 sólidos 15% masa agua

AZÚCAR VAPOR FRESA
E V A P O R A D O R

agua

MEZCLA

MERMELADA 1 lb sólidos agua 0,3 fracc masa

En el ejercicio #8, ensaye con un balance etapa por etapa, así como con un balance general. ¿Alguno de estos procedimientoses más útil que el otro?

9

Benceno VAPOR Tolueno 48,8 kg/h
T O R R E D E S T I L A C I Ó N

Benceno 50% masa Tolueno

MEZCLA 100 kg/h

LÍQUIDO RESIDUAL

Benceno 7,11% masa Tolueno

El ejercicio #9 presenta otra forma de un balance en un destilador. Observe que los ejercicios no tienen un solo y único esquema, pero la ley de conservación sí se aplica en todos los casos.

10Metanol 25% Agua

MEZCLA A

MEZCLA B

Metanol 10% Agua

PRODUCTO 1.250 kh/h

Metanol 17% agua 0,3 fracc masa

11

HUEVO SIN MARCAR 120 unidades/minuto

grandes extragrandes 70 u/min

MARCADO

ROTURA 30% HSM grandes extragrandes 25u/min

HUEVOS MARCADOS

grandes extragrandes 70 u/min

12

pigmentos 25% agua

MEZCLA A $12.000/kg

MEZCLA B $7.000/kg

pigmentos 10%agua

PRODUCTO

pigmento 15% agua

El ejercicio #12 además de Balance, incluye el concepto de ponderación, en este caso para valorizar un producto.

13

AIRE HÚMEDO

O2 N2 agua 10% mol

O2 20,8% mol N2 agua 1% mol

AIRE ATMOSFÉRICO SECO 200 lbmol/min

AGUA
El objetivo en el ejercicio #13 es la humidificación del aire. Este ejercicio trae una buena oportunidad para practicar elconcepto de sustancia de unión. Además es útil para iniciar la aproximación al Eje temático #11: humedad y saturación. Obsérvese que el aporte del agua (vapor) al aire atmosférico podría considerarse casi despreciable en cuanto a cantidad, pero es supremamente importante en cuanto a calidad: el contenido de vapor del aire atmosférico es un factor de primera importancia para el tipo y profusión...