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INTRODUCCIÓN A LOS BALANCES DE MASA

INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA QUÍMICA
UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA
LUIS ALBERTO RIOS
BIVIANA LLANO

Los balances de materia permiten conocer los caudales y las
composiciones de todas las corrientes de un sistema. En un proceso en
el que tienen lugar cambios; el balance de materia informa sobre el
estado inicial y final del sistema.

Los balances seplantean alrededor de un
entorno, una determinada región del espacio
perfectamente delimitada

El balance de materia tiene la forma:

ENTRADA – SALIDA + GENERACIÓN = ACUMULACIÓN
GENERACIÓN = PRODUCCIÓN - CONSUMO

QUÉ ES UN BALANCE DE MASA?
Es un inventario de la materia en todos los puntos del proceso.

PARA QUÉ SIRVE? FINALIDAD?
Diseñar equipos del proceso
Planificar la producciónOptimizar el uso de las materias primas

EN QUÉ CONSISTE?
Determinar los flujos totales y de cada compuesto en las corrientes del
proceso.

 MOLARES

SALIDA - ENTRADA:
cantidad de propiedad que cruza los límites del sistema en uno u otro
sentido por unidad de tiempo.

ACUMULACIÓN:
cantidad de propiedad existente en el sistema e un momento dado menos la
que había en un instanteinmediatamente anterior dividido entre el
intervalo de tiempo. Puede ser positiva o negativa, según la cantidad de
propiedad contenida en el sistema aumente o disminuya. En estado
estacionario la acumulación es nula.

GENERACIÓN:
cantidad de masa que aparece o desaparece dentro del sistema por unidad
de tiempo, sin estar presente inicialmente en el sistema y no habiendo
atravesado suslímites. Puede ser positiva o negativa según aparezca o
desaparezca propiedad. La masa total no se genera o consume, amenos que
haya reacciones nucleares. La masa o moles de un compuesto químico se
puede generar o consumir por medio de reacciones químicas.

Cuando un sistema implica reacciones químicas, los
balances de componentes y el global deben realizarse
referiblemente en unidadesmolares.
Si no hay reacciones químicas, los balances pueden hacerse
en unidades másicas o molares.
En los sistemas reactivos no estacionarios en los que el
volumen varia con el tiempo, es muy conveniente realizar
un balance global en unidades másicas (el termino de
generación es nulo) dado que eso permitirá conocer
explícitamente la variación de volumen con el tiempo.

Procedimiento sugerido:1) Hacer un esquema claro del proceso
2) Anotar sobre el diagrama todos los datos suministrados
3) Asignar la nomenclatura adecuada a las corrientes y a los compuestos.
Nota: definir si se hace el balance en moles o en masa, teniendo en
cuenta que para hacer el balance en moles se deben tener claros los
pesos moleculares. Cuando hayan reacciones químicas es mas
conveniente hacer los balancesen moles.
4) Seleccionar el volumen de control o entorno al que se le aplicaran los
balances.
Nota: en el balance solo participan las corrientes que crucen el volumen
de control.
5) Aplicar las ecuaciones de balance de masa
Nota: se puede aplicar un balance de masa por cada componente y un
balance de masa total (global)
6) Resolver algebraicamente las ecuaciones
Nota: enumerar cadaecuación obtenida. Indicar claramente cada paso
algebraico que se haga. Tratar de introducir los valores numérico solo al
final del proceso. Identificar las variables que se conocen.

TALLER: BALANCES DE MASA EN
SISTEMAS EN ESTADO ESTACIONARIO Y
SIN REACCIÓN QUÍMICA

1)Un secadero se alimenta con una suspensión acuosa de pulpa de
papel, con un 6,7% en peso de sólido seco. El sólido queabandona el
secadero contiene el 11% en peso de agua. Si el secadero elimina 75
000 kg/h de agua, ¿cuál será la producción diaria de pulpa de papel
con un 11% en peso de agua?
2) 1000Kg./h de una mezcla de benceno (B) y tolueno (T) conteniendo
50% de benceno es separada en dos fracciones mediante una
destilación. El flujo masa de benceno en la cabeza de destilación es de
450Kg/h y el de...