INTRODUCCIÓN A BALANCE DE MASA

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y
AMBIENTAL
PERÍODO FEBRERO – MAYO /2013
PROF: ING.TANIA CRISANTO, MG.

INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA GENERAL
1. DIMENSIONES Y UNIDADES.
¿Qué es una dimensión?......................... ¿Qué es una unidad?
Dimensión: concepto básico de medición. Ej.: longitud L, tiempo t, masa M,
temperatura T.
Unidad: la forma de expresar lasdimensiones. Ej.: pies, segundo, kilogramo, grado
centígrado.
1.1

Reglas para manejar unidades.

Dimensionalmente se pueden realizar operaciones como: suma, resta, igualdad,
multiplicación y división.

1

Suma, resta e igualdad: solo es posible sumar, restar o igualar cantidades si las
unidades de dichas cantidades son las mismas.
Ej.:

3 horas+ 2 metros → ?
4 kilogramos + 890 libras →?

Multiplicación y división: se puede operar unidades distintas.
Ej.: 20 Kg *m * s-2 = J
Tabla 1. Lista de unidades SI

2

Tabla 2. Unidades del Sistema Inglés.

1.2
Los

factores

de

Conversión de unidades y factores de conversión.
conversión

son

conversiones

de

valores

equivalentes

correspondientes. Pueden ser del mismo sistema o de diferente.
Ejemplo:Convertir 527 m2/s a pie2/min
Una libra masa numéricamente es igual a una libra fuerza pero en concepto no. La
una hace referencia a la masa y la otra al peso.
1.2.1 Factor de conversión gc.
Para poder convertir libras masa lbm a libras fuerza lbf o viceversa, se utiliza el
concepto de gc.
𝑔 𝑐 = 32,174

(𝑓𝑡)(𝑙𝑏 𝑚 )
(𝑠 2 )(𝑙𝑏 𝑓 )

3

Ejemplo:


Convertir 5000 lbm ft2/s2 a ft lbf5000



𝑙𝑏 𝑚 𝑓𝑡 2
∗
𝑠2

1
= 155,40(𝑓𝑡)(𝑙𝑏 𝑓 )
(𝑓𝑡)(𝑙𝑏 𝑚 )
32,174 2
(𝑠 )(𝑙𝑏 𝑓 )

¿Cuánta energía potencial en ft lbf tiene un tambor de 100 lb suspendido 10 ft
sobre la superficie de la tierra?
Rpta: 1001(𝑓𝑡)(𝑙𝑏 𝑓 )

Por lo tanto g ≠gc
Es importante memorizar ciertos factores de conversión de uso frecuente, y otros
generalmente se los encuentra en tabla.

1.3

Consistenciadimensional.

Un principio básico es que las ecuaciones deben ser dimensionalmente consistentes,
por lo tanto, cada uno de los términos de una ecuación tenga las mismas dimensiones
y unidades netas que el otro término, por lo que un análisis dimensional previo es muy
útil antes de la resolución de un problema.
Analizar dimensionalmente el número de Reynolds
𝑁 𝑅𝑒 =

𝐷𝜗𝜌
𝜇

Donde: D=diámetro, ν= velocidad del fluido, ρ= densidad, µ= viscosidad g/cm s
Rpta: NRe = adimensional
Ejercicios
a) En Fobos, la luna interior de Marte, la aceleración debida a la gravedad es de
3,78 ft/s2. Suponga que un astronauta camina en Fobos, y que junto a su traje

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espacial en la tierra pesaban 252 lbf. ¿Qué masa en lbm tiene el astronauta y su
equipo? ¿Cuánto pesaría el astronauta y suequipo en Fobos, en lbf?
TAREA:
a) Convertir 10 gal/h a m3/s y 50 lbf/pulg2 a N/m2
b) La conductividad térmica k de un metal líquido se predice usando la ecuación
empírica k=A exp (B/T), donde k está dado en J/ (s m K) y Ay B son constantes.
¿Qué unidades tienen A y B?
c) Se utiliza un medidor de orificio para medir la velocidad de flujo en una tubería.
La velocidad de flujo se relaciona conla caída de presión mediante la ecuación
de la forma:
∆𝑝
𝑢 = 𝑐√
𝜌

Donde
u = velocidad del fluido, Δp= caída de presión, ρ= densidad del fluido, c=
contante de proporcionalidad,
¿Qué unidades tiene c en el sistema internacional de unidades?

2. LA UNIDAD MOL.
Es la cantidad de una sustancia que contiene tantas entidades elementales como
átomos hay en 0,012 kg de carbono 12, lasentidades pueden ser átomos, moléculas
u otras partículas.
En el SI, un mol se compone de 6,02 x 1023 moléculas.
En términos prácticos se tiene:
𝑔 𝑚𝑜𝑙 =

𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑒𝑛 𝑔
ó 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑒𝑛 𝑔 = (𝑔𝑚𝑜𝑙) ∗ (𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟)
𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟

Los valores de los pesos moleculares (masas moleculares relativas) se derivan de las
tablas de pesos atómicos.

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Un compuesto está constituido por más de un átomo y...