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 la soluciónde 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 Unidades Internacional (SI), nose 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 cuentalas 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 de análisis.

Los temastratados 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 cuyos balances utilizan algunosrecursos 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 - Gravedad Específica - Escalas de GravedadEspecífica - 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 Densidadde 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 - Humedad Relativa - Porcentaje de HumedadTemperatura 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 Operacionesde 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.

CAPITULO 6 - BALANCE CON REACCION...