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BALANCES DE
MASA Y
ENERGÍA

Rodrigo Londoño García

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA

CAPÍTULO 1: BALANCES DE MATERIA
SIN REACCIONES QUÍMICAS
1.1 CONSIDERACIONES INICIALES
Un balance de masa o de materiales es una secuencia de cálculos que permite llevar
la cuenta de todas las sustancias que intervienen en un proceso de transformación,
satisfaciendo la ley de la conservación de lamasa, la cual establece que la materia se
transforma pero no se crea ni se destruye.
Las sustancias pueden entrar, salir, producirse, acumularse o consumirse durante el
proceso.
Se entiende por proceso cualquier conjunto de operaciones que produce una
transformación física o química en una sustancia o en un grupo de sustancias.
Todas las sustancias que ingresan en un proceso reciben elnombre de alimentación
o entrada, mientras que las que emergen del proceso se llaman producto o salida.
Un proceso puede estar constituido por varias unidades de proceso, recibiendo este
nombre cualquier aparato o sitio donde se lleve a cabo una operación de
transformación.
Un proceso puede tener sólo una unidad de proceso.
Para realizar los cálculos de balances de masa, es necesario recolectarinformación
bien sea de las cantidades (en masa, en moles o en volumen) de las sustancias
participantes o de los flujos de las mismas (velocidades másicas, molares o
volumétricas), como también de las composiciones de las mezclas y de las
condiciones de operación principalmente las presiones y las temperaturas.

1.2 CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS
Los procesos químicos se clasifican de dosmaneras: la primera, teniendo en cuenta
los flujos de las corrientes que intervienen en el proceso, y la segunda, considerando
los cambios de las variables de proceso, con relación al tiempo, en cualquier punto del
mismo. Según la primera consideración, se clasifican así: intermitentes (batch) que
son aquellos en los cuales la alimentación se introduce en el equipo, se realiza el
proceso y porúltimo se retira el producto; continuos en los cuales permanentemente

entra alimentación y sale producto del proceso; semi-intermitentes siendo aquellos
que no se pueden clasificar ni como continuos ni como intermitentes. Atendiendo la
segunda consideración, se clasifican como estacionarios, o en régimen permanente,
cuando no cambian considerablemente con el tiempo las variables de proceso(temperaturas, presiones, volúmenes, velocidades de flujo) en un determinado punto
del proceso y transitorios que son aquellos procesos en los cuales alguna variable
cambia con el tiempo.
Los procesos intermitentes y semi intermitentes son transitorios y los procesos
continuos pueden ser transitorios o estacionarios.
Por lo general, para producciones grandes se utilizan procesos continuos ypara
pequeñas producciones se usan procesos intermitentes. Las condiciones de un
régimen transitorio existen durante el arranque de un proceso y en los cambios
subsecuentes en las condiciones de operación del proceso.

1.3 ECUACIÓN GENERAL DE BALANCE
Al hacer el conteo del material que participa en un proceso deben considerarse las
entradas y las salidas que atraviesan las fronteras delsistema, las reacciones
químicas que suceden pues en ellas se ´presenta consumo y producción de material y
la cantidad de éste que se acumula. Por ello, el balance de materiales responde a esta
ecuación:
Material que entra al sistema + material producido dentro del sistema –material que
sale del sistema – material consumido dentro del sistema = Material acumulado
dentro del sistema.
Si alaplicar esta ecuación se tienen en cuenta todos los componentes de las
corrientes del proceso, se realiza un balance total de masa, y si se aplica solamente a
alguna sustancia o a algún elemento químico se efectúa un balance parcial de masa.
La ecuación anterior, llamada ecuación general de balance de masa, puede ser
empleada con unidades correspondientes a velocidades de flujo o a cantidades....