Balance y Energia



Universidad Nacional José Faustino
Sánchez Carrión
FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS,
ALIMENTARIAS Y PESQUERAS
Ing. Magíster JOSE LUIS RODRIGUEZ NUÑEZ


BALANCE DE MATERIA
Y ENERGIA

AREA DE TECNOLOGÍA E INGENIERIA

CURSO

INGENIERIA DE LOS ALIMENTOS I




EJERCICIOS DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA
APLICADOS A PROCESOS INDUSTRIALES





AUTORES

MSc.José Luis Rodríguez Núñez.
Ing° Edwin Macavilca T.



HUACHO - PERU
Los problemas de balance de masa y energía se basan en la aplicación correcta de
las leyes de conservación de masa y energía y pueden llegar a ser extraordinariamente complicados. Solo la resolución sistemática de muchos de ellos creará la intuición necesaria para resolver casos nuevos.

Para los cálculos deaplicación de estos balances de masa y energía, es preciso
seguir una adecuada metodología que facilite el análisis:

a. Esbozar el esquema del proceso, usando la simbología apropiada y los datos de
operación conocidos.
b. Plantear el problema vía ecuaciones algebraicas.
c. Efectuar los cálculos, vía sustitución de datos en las ecuaciones planteadas.

BALANCE DE MATERIA

El balance demateria se basa en la Ley de la Conservación de la masa enunciada por Lavoisier: "En cada proceso hay exactamente la misma cantidad de sustancia presente antes y después que el proceso haya sucedido. Solo se transforma la materia.
Los tipos más frecuentes de Balance de Materia son:

- Los de mezclado de dos ó más corrientes para dar una ó más corrientes. Figura
Nº 1
- Los de separación, enlos que se forman 2 ó más corrientes a partir de una.
Figura Nº 2



Figura: N° 1







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1
Ing. Magíster JOSE LUIS RODRIGUEZ NUÑEZ


Balance Total
L1 + L 2 + L 3 = L 4
Ing. Magíster JOSE LUIS RODRIGUEZ NUÑEZ

3



Recirculación
Balance en todo el Proceso

2


3
mesclador

5



Balance Parcial
L1X1+L2X2+L3X3=L4X4


1


4
L1= L 5
Balance alrededor del Equipo
L4 = L 2
Balance en la Unión
L1 + L 3 = L 4



Figura N° 2




Figura N° 3



2



5




2

Balance Total
L1 = L 2 + L 3

En otros casos parte de los ingredientes o reactivos pasan al proceso y otra parte le da la vuelta sin entrar, es decir se produce desviación, by-pass o retorno. Figura
Nº4
Derivación
1
mesclador3




Balance Parcial


1


2
Balance en todo el Proceso
L1 = L 5
Balance alrededor del Equipo
L2 = L 3
Balance en la Unión
L1 X1 = L2 X2 + L3 X3

En los equipos de transferencia de masa como absorbedores, secadores, evaporadores, destiladores, cristalizadores y extractores, se introducen varias corrientes, que viajan dentro del equipo de dos formas acontracorriente (el líquido fluye en un sentido y la corriente gaseosa en el otro) o en corriente paralela en donde las dos corrientes viajan en la misma dirección.





Figura N° 4




4



3
L3 + L 4 = L 5



5

En ciertos procesos, parte de los productos se vuelven a procesar para que se mezclen con los ingredientes o reactivos, es decir existe recirculación o reflujo.
Figura Nº3






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BALANCE DE ENERGIA

El balance de energía se basa en la Ley de la Conservación de energía que indica que en un proceso, la energía no se crea, ni se destruye, sólo se transforma.
En un balance total de energía se toma en cuenta las transferencias de energía a través de los límites del sistema. Ciertos tipos de energía están asociados a la masa que fluye, otros tiposcomo Q (calor) y W (trabajo) son solo formas de
transmisión de energía. Figura Nº 5


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Ing. Magíster JOSE LUIS RODRIGUEZ NUÑEZ Ing. Magíster JOSE LUIS RODRIGUEZ NUÑEZ

Energía Energía
entrante al = saliente del + Acumulación
sistema sistema

L1
Ec1 Ep1
Epr1
U1
1




Q
Sistema



W
2

L2
Ec2 Ep2
Epr2
U2
En donde:
Ec = Energía...