loco

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA
“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
VICERRECTORADO BARQUISIMETO
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA

Ingeniería Química
Unidad I.
Balance de materia
sin reacción química
Clase Nº4

1

Balance de materia
Proceso: Es cualquier operación que involucra un cambio químico físico, químico o
físico-químico en un material o mezcla de materiales.Alimentación
Materia Prima

Productos deseados
y secundarios

PROCESO
PROCESO
Sistema: Porción del universo a estudiar. Cantidad de materia fija sobre la cual se
enfoca la atención de estudio.
Alrededores: Todo lo que está fuera del sistema.
Frontera: Límite imaginario o real que separa el SISTEMA de los ALREDEDORES.
Abiertos: INTERCAMBIA materia con los alrededores
Clasificación
de lossistemas

Cerrados: NO INTERCAMBIA materia con los alrededores
Adiabáticos: NO INTERCAMBIA calor con los alrededores
Aislados: NO INTERCAMBIA masa ni calor con los alrededores

Ejemplos:
Abiertos:

Cerrados:

Adiabáticos:

Aislados:

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Balance de materia
Clasificación de los procesos
Tipo de Clasificación
de Clasificación

Clasificación
•Intermitentes
(BATCH, por
carga)Definición

Se alimentan los
materiales

INICIO
Según la forma de
ALIMENTAR y
RETIRAR los
materiales

•Continuo

Flujo
de
Alimentación
Constante

TRANSFORMACIÓN

Se retiran los
productos

FIN
Flujo
De
Productos
Constante

•Semi-Continuo

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Balance de materia
Clasificación de los procesos
Tipo de
de
Clasificación

Clasificación

Definición
Las variables quedefinen NO CAMBIAN con respecto al tiempo.

•Estacionario

Según las
CONDICIONES
de Proceso

Alguna de las variables en el proceso CAMBIAN con respecto al tiempo.

•No
Estacionario

Según la
Ingeniería
Química

•Separación

Procesos de separación física: Destilación, Absorción, Adsorción,
separación física: Destilación,
Adsorción,
Humidificación, Filtración, Mezclado,Lixiviación, Secado,
Cristalización, Tamizado, entre otras.

•Reactivos

Procesos con reacción química: Reactores Discontinuos, Reactores
Continuos, Reactores Ideales, no Ideales, Reactores Catalíticos,
Id
Id
Homogéneos o heterogéneos, Reactores monofásicos, multifásicos.
4

Balance de materia
ECUACIÓN DE BALANCE DE MATERIA

“La materia no se crea ni se destruye, solo se transforma”materia no se crea ni se destruye solo se transforma
“La cantidad de materia del Universo es constante”
Matemáticamente esto significa que:  dm UNIVERSO = 0

dt

UNIVERSO = SISTEMA + ALREDEDORES
dm SISTEMA dm ALREDEDORES
Quede entonces que: 
+
=0
dt
dt
Pero como:  

No Cumple
Razón de cambio

Entonces,  la razón de  cambio de materia en el sistema se debe a:
•Flujo de material queentra al sistema
•Flujo de material que sale del sistema
•Material que se consume (reactivos) en la reacción química en
que se co
qu
cada instante
•Material que se produce (productos) en la reacción química en
cada instante

SISTEMA

Fe

Fs

Si a la razón de cambio de materia en el sistema la llamamos ACUMULACIÓN,
entonces, la ecuación general de balance de materia puede escribirsecomo:
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Balance de materia
ECUACIÓN DE BALANCE DE MATERIA

ENTRADA + GENERACIÓN ‐ CONSUMO ‐ SALIDA = ACUMULACIÓN 
Para un sistema, la ecuación quedará:
F1

Fn+1

SISTEMA

F2

Fm ‐ 2

. . 

Fi =

masa o moles
tiempo

. . 
Fp

Fn

n

m

m

p

m

k =1

k =1

k =1

k = n +1

k =1

∑ Entradas k + ∑ Generación k - ∑ Consumo k − ∑ Salida k = ∑Acumulación k
Dándole forma matemática a la expresión anterior:

∑ FK i +

ENTRADAS

∑Gi

GENERACION de i
ES

−

∑

CONSUMOS de i

Ci

−

∑ FK i =

SALIDAS

dmi
dt

Tomando en cuenta que la cantidad o flujo del compuesto i en una corriente es:
k= corriente
i= compuesto
Donde:

Fki= Cantidad ó flujo (másico o molar) del compuesto i en la corriente Fk
xki= Composición...