balance de materia y energia

FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS E INGENIERÍA

BALANCE DE MATERIALES Y
ENERGIA

Victor Jairo Fonseca Vigoya
Ingeniero Químico
Master Brewer

Bogotá, D. C. II - 2009

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PRESENTACION

Los balances de materiales y de energía se han constituido en base para
diversas aplicaciones en los campos de las ingeniarías química y de alimentos.
El manejo de los balances, fundamentalmente matemático, crea enmayor o
menor grado dificultades a nivel de análisis y síntesis que deben desarrollar los
estudiantes en su proceso de aprendizaje.
Por ello se ha estructurado el presente módulo con un énfasis en procesos
analíticos más que en procesos matemáticos, sin descuidar tan importante
herramienta, en el estudio y desarrollo de la ingeniería.
Las valiosas ayudas de la informática en diversos programas, alalcance del
común de los estudiantes, permiten reforzar el material escrito en la resolución de
múltiples ejercicios.
Las memorias
y hojas de cálculo se constituyen en los elementos
complementarios para simulación e integración de los balances a otros campos de
aplicación.
La mayoría de los ejemplos dispone en el módulo de sus respectivas hojas de
cálculo, alguna de ellas para ser terminadas, no encálculos, por los estudiantes.
Como complemento se entrega un archivo, en Excel, para que el estudiante
analice y realice simulaciones para diferentes situaciones.

Ing. VICTOR JAIRO FONSECA V.

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INDICE

UNIDAD 1 BALANCE DE MATERIALES
Objetivos
1
Introducción
1.2.
Procesos
1.2.1 Proceso industrial
1.2.1.1 Proceso de cochada
1.2.1.2 Proceso continuo
1.2.2 Variables de proceso
1.2.3 Diagrama deflujo.1,3
Memorias y hojas de calculo para balances de materiales.
1.3.1 Simulación
1.3.2 Composición, fracciones, porcentajes
1.4
Resolución de balances
1.4.1 Base de cálculo
2
Clases de balances
2.1
Balances en operaciones de separación
2.2
Balances de separación con acumulación
2.3
Balances de mezcla
3.1
Balances de mezcla y separación
3.2
Balances en operaciones con recirculación o recicloUNIDAD 2 BALANCE DE ENERGÍA
Objetivos
4
Introducción
4,1
1a. Ley de la termodinámica
4.1.1 Energía Potencial
4.1.2 Energía Cinética
4.1.3 Energía Mecánica
4.1.4 Energía Interna
4.1.5 Energía PV
4.2
Balance Total de Energía
4.2.1 Calor de índole física
4.2.2. Calor específico
4.2.4 Calor especifico a P constante
4.2.5. Calor latente
4.3
Calor de índole química

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4.3.1
4.3.2
4.3.3
4.3.4
4.3.5.
4.3.6Calor de formación
Calor de reacción
Calor de disolución
Calor de mezcla
Calor de combustión
Balance estequiométricos de masa y energía

UNIDAD 3 BALANCES COMBINADOS

5,0
5,1
5.2
5.3
5.4

Objetivos
Introducción
Balance materia y calor
Balances con mermas
Balances ensayo y error
Balances por método Gráfico

Ing. VICTOR JAIRO FONSECA V.

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PRIMERA UNIDAD

BALANCE DE MATERIALES

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OBJETIVOS

Definir la ecuación fundamental de un balance de materia.



Interpretar datos suministrados para lograr resolver problemas de balance de
materia.



Resolver utilizando bases de cálculo, problemas referentes a procesos en
reflujo y/o reciclaje.



Emplear la técnica del ensayo y error, en la resolución de problemas



Elaborar memoria y hojas de cálculo.



Realizar simulaciones endiferentes situaciones presentadas en la industria.

Ing. VICTOR JAIRO FONSECA V.

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1 Introducción
Los balances de materiales y de energía se fundamentan en la ley de
conservación de la materia y de la energía. que establece: " la materia y la
energía no se crean ni se destruyen, sólo se transforman."
La masa de materiales que sale de un proceso debe ser igual a la masa de los
materiales que entran, sino existe acumulación de masa dentro del proceso.
En forma similar, la energía adicionada a un proceso debe ser igual a la energía
removida del proceso más la acumulación de energía dentro del proceso. A
menudo las energías cambian en su forma; muy usual es que la energía eléctrica
se transforme en energía mecánica o energía térmica.
Einstein estableció la existencia de la ley universal que...