Balance de materia

UTN Facultad Regional La Plata Integración III

Balance de materia
Ley de conservación de la materia

Acumulación  Entrada por  Salida por  Generación  Consumo  dentro del  ≡  los límites  −  los límites  + dentro del  − dentro del           sistema   del sistema   del sistema   sistema   sistema           

Si no hay generación o consumode materia dentro del sistema Acumulación = Entradas – Salidas Si no existe acumulación o consumo de materia dentro del sistema, se dice que estamos en estado estacionario o uniforme. Entradas = Salidas Si no existen flujos de entrada y salida, se reduce al concepto básico la conservación de la materia dentro de un sistema cerrado o aislado. Para todo balance de materia debe definirse un sistema,se entiende por este a cualquier porción arbitraria o total de un proceso.
Sin reacción química  PROCESOS  Con reacción química (se debe aplicar estequiometría) 

El método general para resolver balances de masa (BM) es simple: 1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso. 2. Colocar en el diagrama los datos disponibles. 3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, oque pueden calcularse fácilmente para cada corriente. 4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas puede usarse como base de cálculo. 5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la misma base. 6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido. Una vezlogrado lo anterior, se estará preparado para efectuar el número necesario de balances de materia. ♦ Un BM total. ♦ Un BM para cada componente presente.

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P1- La biorremediación es un método de limpieza tanto para agua como suelos contaminados. Si una solución diluida de nutrientes es bombeada a un recipiente de tierra a con caudal de 1.5kg/hr, y se recupera a la salida 1.2 kg/hr, responder: a. b. c. d. e. ¿Cuál es el sistema? ¿Cuál es el valor de ingreso por hora? ¿Y el de salida? ¿Cuál es el valor de acumulación por hora? ¿Qué se asumió en la respuesta a la pregunta anterior?

P2 - Si un litro de alcohol etílico se mezcla don 1L de agua, ¿cuantos Kg de solución resultan? ¿Cuántos litros? Las densidades del alcohol y el agua a 20°Cson 0.789 y 0.998 g/cm3, respectivamente.

Definiciones importantes
♦ Reactivo limitante: es aquel que se encuentra en la mínima cantidad estequiométrica. ♦ Reactivo en exceso: es el reactivo en exceso respecto al reactivo limitante.
% exceso = moles de exceso * 100 moles requeridas para reaccionar con el reactivo limitante

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♦Porcentaje de conversión: es la proporción de cualquiera de los reactivos que se transforma en productos. ♦ Rendimiento: para un solo reactivo y producto es:

R=

Peso o moles del producto final Peso o moles del reactivo inicial

En caso de más de un producto y un reactivo se debe determinar claramente el reactivo en el cuál se basa el rendimiento. Fórmulas a utilizar en el BM ♦ RLCF * C = PD(molar)
♦ RLCF * PM2/PM1 * C = PD (peso) ♦ (RLCF + RLR) * C = PD (molar) ♦ (RLCF + RLR) * C * PM2/PM1 = PD (peso)

Donde RLCF: Reactivo limitante de carga fresca RLR: Reactivo limitante de reciclo C: Conversión PD: Producto deseado PM: Peso molecular
♦ Producto convertido = Carga fresca * Cfinal ♦ Producto convertido = (Carga fresca + Reciclo) * Cpor paso ♦ Producto obtenido = Producto convertido *PMo/PMc

Donde PMo = peso molecular del producto obtenido PMc = peso molecular del producto convertido

Se debe tener en cuenta para resolver los problemas de BM que por cada variable desconocida se tendrá que establecer un BM independiente en caso de que el conjunto de ecuaciones pueda tener solución única. Cuando en lugar de balance de un equipo se requiere resolver toda una planta es...