evidencias de balance de materia y energia

Balances de materia
Ecuación de balances de materia
A=E – S + G –C
Dónde:
A: Acumulación en el sistema
E: Entrada del sistema
S: Salida del sistema
G: Genera en el sistema
C: Consume en el sistema
Ecuación de balance para sistemas cerrados, no hay reacciones químicas.
0 = 0
Ecuación de balance para sistemas abiertos, genera reacción química y acumulación.
E – S + G – C = AEcuación de balance para sistemas cerrados, estables y con reacción
G = C
Ecuación de balance para sistemas cerrados, proceso unitario, inestable
C = G
Ecuación de balance para proceso con estado estable y operación unitaria
E = S

Problema N°1
Las barras del silicio con que se fabrica los circuitos integrados se pueden preparar mediante el proceso LED en el que un cilindro giratorio de silicio seextrae lentamente de un baño caliente. Examine la figura si el baño inicial contiene 62 kg de Si y se va a extraer un lingote cilíndrico del cilindro 17.5 cm de diámetro del material fundido con una velocidad de 3mm/min.
a) ¿Cuánto tardara la extracción de la mitad de cilindro?
b) ¿Cuál es la acumulación de silicio en el material fundido?

a) Balance total
A = E – S + G – C; A = - S; S= - AA= - S
A = - 31 Kg
Si = 62 g
Si = 50%
V = 3mm/min
d = 17.5 cm


1kg ------- 1000 gr
31 kg -------x
X = 31,000 gr
V= a. h
V = (72.15 ( = 173.5 gr/min de Si

31,000 gr / 173.9
b) 179 min

Problema N°2
Una solución compuesta de 50% de etanol (), 10 % de metanol ( ), y 40 % de agua ( ) se alimenta a razón de 100 kg / h en un separador que produce una corriente a razón de 60 kg /h con la composición de 80 % de , 15 % de , y 5 % de y una segunda corriente de composición desconocida. Calcular la composición (en %) de los tres compuestos en la corriente desconocida y su velocidad de flujo en kg / h.


Balance Total
A = E-S +G-C
A=E-S
E=S
A=B+C
Sustitución del balance total
A=B+C
100 Kg/h = 60Kg/h +C
C=100 Kg/h - 60 Kg/h = 40 Kg /h

ENTRADA
SALIDA

A (100Kg/h)
B (60 Kg/h)
C (40 Kg/h)
NOMBRE
m
w
%
m
w
%
m
w
%
EtOH
50
0.5
50
48
0.8
80
¿?
¿?
¿?
MeOH
10
0.1
10
9
0.15
15
¿?
¿?
¿?
H2O
40
0.4
40
3
0.05
5
¿?
¿?
¿?

Balance de etanol





Balance de metanol





Balance de agua






ENTRADA
SALIDA

A (100 Kg/h)
B (60 Kg/h)
C (40 Kg/h)
NOMBRE
m
w
%
m
w
%
m
w
%
EtOH
50
0.550
48
0.8
80
2
0.05
5
MeOH
10
0.1
10
9
0.15
15
1
0.025
25
H2O
40
0.4
40
3
0.05
5
37
0.925
92.5

Problema N°3
Se destilan 1000 kg/h de una mezcla que contiene partes iguales de peso de benceno y tolueno; el producto destilado contiene 95% peso de benceno mientras que el flujo de fondo es de 512 kg/h.
a) Representar y rotular con un diagrama de flujo la operación.
b)Calcular los flujos de benceno y tolueno en la corriente de fondo.
c) ¿Cuál es la fracción másica de benceno en las corrientes de fondos?
d) ¿Cuál es la fracción molar de benceno en la corriente de fondos?


a)





b) Balance total
A = E – S + G – C
E=S
F = D + R
1000 = D + 512
D= 1000 – 512
D= 488 Kg/h







Entrada
Salida

F (1000 kg)
D (488 kg)
R (512 kg)

%w
m(kg)
%
w
m(kg)
%
w
m(kg)
Benceno
50
0.5
500
95
0.95
436.5
¿?
¿?
¿?
Tolueno
50
0.5
500
5
0.05
24.4
¿?
¿?
¿?


1.0
1000

1.0
488

¿?
¿?

Balance de benceno
F = D + R





Balance de tolueno
F = D + R






Entrada
Salida

F (1000 kg)
D (488 kg)
R (512 kg)

%
w
m(kg)
%
w
m(kg)
%
w
m(kg)
Benceno
50
0.5
500
95
0.95436.5
7
0.071
36.35
Tolueno
50
0.5
500
5
0.05
24.4
93
0.93
476.16


1.0
1000

1.0
488

1
512

c) 36.35 kg de benceno



d)
Compuesto
P.M.
m
n
Wmol
Benceno
78.1
36.35/ 78.1 =
0.465
0.08
Tolueno
92.1381
476.5/92.1381=
5.1278
0.92



5.63
1.0

Problema N°4
Se tiene dos tipos de alimentos para hacerlos, uno de $ 50.00 pesos el kg y el otro de...