Ing. Ind. Pecuarias

BALANCE DE MASAS
I- INTRODUCCIÓN:
A- FUNDAMENTO: RESTRICCIÓN DE NATURALEZA
B- CLASIFICACIÓN DE PROCESOS:
1- INTERMITENTE: PARA VOLÚMENES PEQUEÑOS.
2- CONTINUO: PARA GRANDES VOLÚMENES.
3- SEMIINTERMITENTE O SEMICONTINUO:
a- ALIMENTACIÓN “CONTINUA” SIN SALIDA DE PROD.
b- ALIMENTACIÓN POR LOTE CON SALIDA CONTINUA
DE PRODUCTO (PROYECTO DE LOS PINOS).
c- CAMBIOSEN EL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO
CONFORME PROCEDE LA REACCIÓN.
d- EVAPORACIÓN DEL DISOLVENTE CONFORME
PROCEDE LA REACCIÓN.
C- ESTADO DE UN PROCESO:
1- ESTACIONARIO (PERMANENTE):
- LAS VARIABLES DEL PROCESO NO CAMBIAN.
- USUALMENTE EN PROCESOS CONTINUOS.
2- NO ESTACIONARIO (NO PERMANENTE):
- ALGUNAS DE VARIABLES CAMBIAN.
- USUALMENTE EN INTERMITENTES O SEMIINTERM.NOTA:
UN PROCESO CONTINUO PUEDE SER NO ESTACIONARIO.
- HAY ACUMULACIÓN DE MATERIAL EN EL REACTOR.
D- TIPOS DE BALANCES:
1- EC. GENERAL: PARA CUALQUIER COMPONENTE:
MASAe + MASAp – MASAR – MASAacum.. = MASAs (EC. 4.2-1)
2- BALANCE DIFERENCIAL: EN UN MOMENTO DADO.
- INDICA LO QUE OCURRE EN UN MOMENTO DADO.
- MÁS ÚTILES EN PROCESOS CONTINUOS (EJ. 4.2-2, P.93).
3- BALANCE INTEGRAL:
- INDICA LO QUE OCURRE EN UN PERIODO O PROCESO.
- MÁS ÚTILES EN PROCESOS DISCONTINUOS (EJ. 4.2-3).
EJEMPLO 4.2-4: BALANCE DIFERENCIAL E INTEGRAL:
EVAPORAR 10.0 m3 DE HEXANO. CORREGIR DIAGRAMA.
INFORMACIÓN CLAVE: LA CANTIDAD DE AIRE QUE ENTRA ES
IGUAL A LA CANTIDAD DE AIRE QUE SALE. dH = 659 kg/m3
- BALANCE DIFERENCIAL DEL AIRE:
FAe = FAs= 0.900QTs
0.100 kmol/min = 0.900QTs ( QTs = 0.1/0.9 = 0.111 kmol/min
QHs = 0.111 – 0.111(0.9)
= 0.0111 kmol/min
- BALANCE INTEGRAL DEL HEXANO:
10 m3 = 76.45 kmol = ∆n y rH = 0.0111 kmol/min
rH = dn/dt ( ∫dn = rH∫dt ( 76.45 = 0.0111(t), t = 6880 min
SE PUEDEN USAR FACTORES DE CONVERSIÓN COMO SIGUE:
10 m3x(659 kg/1 m3)x(1 kmol/86.2 kg)x(1min/0.011 kmol) = 6880 min
II- METODOLOGÍA: VER ARRIBA, PÁGINA 98.
A- DIAGRAMA DE FLUJO :
1- UNA “CAJA” PARA CADA PROCESO.
2- “ETIQUETAR” DATOS E INCÓGNITAS.
3- TRANSFORMAR UNIDADES SI ES NECESARIO:
- FLUJOS VOLUMÉTRICOS A MÁSICO O MOLAR.
NOTA: EJ. 2(PÁG. 103): USAR FACTORES DE CONVERSIÓN:
250kgF/h x (1h/60min) x [(1-x)kgC7H8/kgF] = 4.17(1-x)kgC7H8/min4- ESTABLECER LA BASE DE LOS CÁLCULOS:
- USUALMENTE RELACIONADA A LO ESPERADO.
- SE PODRÍA EVITAR FRACCIONES O DECIMALES.
- SE PODRÁ USAR 100 g (ó kg) SI SE USAN %.
- SE PUEDE LA UNIDAD DE TIEMPO USADA (EJ. 1 h).
B- ECUACIONES:
1- UN BALANCE PARA CADA COMPONENTE.
- PRIMERO LAS QUE TENGAN MENOS INCÓGNITA.
- NO OLVIDAR EL BALANCE TOTAL.
2- UNAPOR CADA INCÓGNITA:
- CONDENSARLAS SI ES POSIBLE (EJ. x = y + z, y = 2x)
EJEMPLO 4.3-3: COMO ALTERNATIVA SE PUEDE USAR:
Q2 = 250 gp = 0.55 lbp.
- FACTOR DE ESCALA = (2310 lbp/min)/0.55lbp) = 4195 min-1
- VELOCIDAD DE FLUJO DE ALIMENTACIÓN:
100 gF x (1 lb/ 454 g) x 4195 min-1 = 924 lbF/min
- FLUJO DE AGUA = 2310 – 924 = 1386 lb/min
* HACER SINUSAR FACTOR DE ESCALA.
C- CONTABILIDAD DEL PROBLEMA:
1- No INCÓGS = No ECUACS ≤ No COMPONENTES.
- SI EL No DE ECUACIONES ES MUCHO MAYOR, EL
SISTEMA ESTÁ SOBRE ESPECIFICADO.
2- REACCIONES: Nomáx. DE BALANCES = No REACCIONES
EJEMPLO 4.3-5:
SOLUCIÓN: SI SE SABE EL FLUJO SUPERIOR DE LA TORRE, SE PUEDE SABER SUS COMPONENTES, ASÍ COMO EL FLUJO EN LA BASE DELA TORRE; POR TAL, LAS INCÓGNITAS REALES SON “D” Y LA COMPOSICIÓN DE “B”.
DATO: “B” CONTIENE 8% DEL BENCENO ALIMENTADO.
NOTA: EL AUTOR ADMITE QUE PUEDE HABER VARIAS FORMAS

PARA RESOLVER UN PROBLEMA (P. 113). EL MÉTODO


ELEGIDO DEBE SER CLARO Y DIRECTO.

III- PROCESOS CON VARIAS UNIDADES:
A- FRONTERAS DE UNIDADES:
- COMPRENDE:
* LAS UNIDADES DEL PROCESO
*...