Balance de materia

BALANCE DE
MATERIA
PARA INGENIEROS QUÍMICOS

NÉSTOR GOODING GARAVITO

BALANCE
DE
MATERIA
CONTIENE :

FUNDAMENTOS TEORICOS
215 PROBLEMAS RESUELTOS
299 PROBLEMAS PROPUESTOS

NESTOR GOODING GARAVITO
INGENIERO QUIMICO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

SEPTIMA EDICION
2009

PROLOGO
Este texto presenta de una manera resumida los principios físicos y químicos
utilizados en lasolución de problemas de Balance de Materia y su aplicación
directa en Operaciones Unitarias y Procesos Químicos. En consecuencia, será de
gran utilidad para estudiantes de pre-grado en Ingeniería Química.

Uno de los problemas que con frecuencia enfrenta el Ingeniero es la selección de
un Sistema de Unidades apropiado. Aunque la tendencia actual es el uso del
Sistema de UnidadesInternacional (SI), no se puede desconocer que la mayor
parte de los Ingenieros deben utilizar datos, catálogos y equipos de medición en
otras unidades, especialmente del Sistema Inglés. Se consideró en consecuencia
que la solución de los problemas se efectuara utilizando los diferentes tipos de
sistemas para proporcionar al futuro profesional las herramientas necesarias que la
práctica le exige.Teniendo en cuenta las diversas situaciones que están representadas en la
solución de un problema de Balance de Materia, se trata mediante una gran
cantidad de problemas resueltos y propuestos mostrar al estudiante como puede
lograr la metodología adecuada para resolver problemas con enfoque ingenieril,
sin tener que estar sujeto a modelos matemáticos generalizados que limiten su
capacidad deanálisis.

Los temas tratados pueden ser distribuídos y evaluados equitativamente a través
de un semestre académico en tres grupos a saber: Fundamentación Física y
Química (Capítulos 1 a 4), Balance de Materia en Operaciones Unitarias (Capítulo
5), Balance de Materia en Procesos Químicos (Capítulo 6). Los capitulos 7, 8,y 9
pueden ser vistos como complemento de procesos especiales y cuyosbalances
utilizan algunos recursos interesantes para el curso.

Néstor Gooding Garavito

CONTENIDO
CAPITULO 1 - UNIDADES

1

Fuerza y Masa - Sistemas de Unidades - Factores de Conversión de Unidades Consistencia Dimensional - Cantidades Adimensionales - Problemas Resueltos Problemas Propuestos.

CAPITULO 2 - VARIABLES DE PROCESO

13

Generalidades - Volumen Específico - GravedadEspecífica - Escalas de Gravedad
Específica - Presión - Temperatura - Flujo de Masa y Flujo Volumétrico - Variables
de Composición - Composición de Mezclas - Composición en Masa y Molar Masa Molecular Media - Base de Cálculo - Base seca, húmeda y libre de un
componente - Problemas Resueltos - Problemas Propuestos.

CAPITULO 3 - GASES IDEALES

49

Leyes de los Gases Ideales - Condiciones Normales- Ecuación de Estado Densidad de un Gas Ideal - Mezclas de Gases Ideales - Límite de Aplicación de las
leyes de los Gases - Problemas Resueltos - Problemas Propuestos.

CAPITULO 4 - MEZCLAS GAS-VAPOR

71

Vaporización - Presión de Vapor - Relación entre la Presión de Vapor y la
Temperatura - Saturación - Saturación Relativa - Porcentaje de Saturación Humedad - Humedad Absoluta - HumedadRelativa - Porcentaje de Humedad Temperatura de Bulbo Seco - Temperatura de Bulbo Húmedo - Punto de Rocío Saturación Adiabática - Diagrama de Humedad - Problemas Resueltos - Problemas
Propuestos.

CAPITULO 5 - BALANCE SIN REACCION QUIMICA

89

Clasificación de los Procesos - Diagramas de Flujo - Balances de Masa Recomendaciones Generales para la Solución de Problemas - Operaciones
Unitarias- Problemas Resueltos Operaciones de Mezclado - Problemas Resueltos
Operaciones de Evaporación - Problemas Resueltos Operaciones de Secado Problemas Resueltos Operaciones de Destilación - Problemas Resueltos
Operaciones de Condensación - Problemas Resueltos de Balance en Unidades
Múltiples - Problemas Resueltos en Operaciones de Recirculación y Derivación de
Flujo - Problemas Propuestos....