Balance de Materia y Energía
Balance de Materia y Energía
Balance de Materia y Energía
TARAPOTO
TRABAJO ENCARGADO
ALUMNO:
CURSO:
DOCENTE:
CICLO:
TARAPOTO- PERU
2020
Balance de materia y energía
Los balances de materia y energía son una contabilidad de entradas y salidas de materiales y
energía de un proceso o de una parte de este. Estos balances son importantes para el diseñodel
tamaño de aparatos que se emplean y para calcular su costo. Si la planta trabaja, los balances
proporcionan información sobre la eficiencia de los procesos.
La teoría de estos balances es muy sencilla, pero su aplicación puede ser muy complicada, a
menos que se tenga una metodología adecuada para resolver estos problemas.
a) Hacer una traducción del enunciado del problema. Por traducción se entiende la
elaboración de un esquema del proceso, usando la simbología apropiada y los datos de
operación conocidos.
b) Hacer el planteamiento del problema. En este paso se indica como resolver el problema
a partir de los conocimientos adquiridos, y utilizando ecuacione s algebraicas. Este paso
es semejante a la redacción de un algoritmo de resolución.
c) Resolver los cálculos. Ahora se sustituye los datos en las ecuaciones planteadas y se
efectúan los cálculos requeridos.
d) Presentar el resultado. Al efectuar los cálculos se obtienen resultados, los cuales se
presentan a parte y, si es necesario se comentan.
Diagrama de flujo.
En todo tipo de ingeniería se requiere de planos que especifiquen tamaños, formas, conexiones
y corrientes. Estos planos sirven para calcular, construir o cotizar equipos o procesos.
En los diagramas de flujo se dibujan los equipos mayores de un proceso, y las corrientes que
entran y salen de estos equipos. A veces los equipos se representan por rectángulos sobre los
que se indican el nombre del equipo que simbolizan.
Estos diagramas se conocen como diagrama de bloques. En otros casos se emplea un dibujo que
representa la forma del equipo. Los símbolos o representaciones del equipo real no son
universales, pero guardan cierta similitud de un libro a otro de una compañía de diseño a otra.
En el primer paso, el frijol de soya se muele en un triturador vertical y después se trata con
hexano en un extractor con agitación en ese aparato, el liquido sobrenadante, o extracto, sale
por un derrame superior y lleva la mayor parte del aceite. Por el fondo sale los frijoles extraídos.
Los diagramas de flujo emplean una simbología especial que indica de alguna manera la forma
que tienen los equipos reales.
Identificación de corrientes
En la corriente que unen a los equipos se emplean números o letras que las identifican y en
ciertos casos se colocan también las condiciones de las mismas (figura 1.6)
Las líneas que encierran el equipo o proceso demarcan el sistema termodinámico en estudio y
en el cual se efectuara el balance de materia y energía.
Nomenclatura
Las propiedades se designan por medio de letras latinas o griegas, las corrientes por
números.
Las sustancias se identifican con una o varias letras o con su símbolo químico y se colocan
como superíndice de las propiedades o flujos.
Densidad del agua de la corriente 1
Concentración molar de aire en la corriente 3
En general:
Problema N° 1
En 1978, Mexico formulo un ante proyecto para producir CARRAGENINA. La tecnica empleada
en el proceso consiste en una primera etapa de lavado, mediante la cual se elimina la arena y
la basura del alga. Despues que se recolectan se secan en la playa. Al mismo tiempo, se elimina
el exceso de sal y se reduce la corrosion en los equipos debido a los cloruros.
En esta fase del proceso se emplean 2060 kg/h de agua para lavar 515 kg/h de algas que
contienen 20% de humedad. Para eliminar el execeso de sal se emplean 2.06 kg de sosa
caustica al 40%. Del lavador salen 858 kg de algas y 1717 kg de agua, ademas de otras
sustancias. Dibuje un diagrama del proceso utilizando.
a) Un diagrama de bloque
b) Un diagrama de equipo
c) Coloque los gastos y las concentraciones sobre las corrientes entrantes
Solucion
Problema N° 2
Dos mezclas etanol–agua se encuentran en dos matraces separados. La primera mezcla contiene
35% en peso de etanol, y la segunda contiene 75% en peso del mismo. Si se combinan 350 g de
la primera mezcla con 200 g de la segunda, ¿cuál es la masa y la composición del producto?
Como no hay reacciones químicas involucradas, los términos de producción y consumo de la
ecuación de balance valen cero y la ecuación toma la forma “entrada = salida”.
Balance parcial de masa para el etanol: 350 g * 0,35 + 200 g * 0,75 = 550 g * r et→ ret =0,4955.
El cálculo se puede comprobar mediante el balance parcial de masa para el agua:350 g * 0,65
+200 g * 0,25 = Q * rag. → 277,5 g = 550 g * (1 –0,4955) → 277,5 g = 277,5 g.
Problema N° 3
𝑄 = 𝑚 𝐶𝑝 (𝑇2 − 𝑇1 )
𝐾𝑐𝑎𝑙
Donde 𝑄 = 𝐾𝑐𝑎𝑙, m = masa en Kg; Cp = capacidad calorífica ; T1 Y T2 Temperaturas iniciales
𝐾𝑔°𝐶
y finales.
¿Cuántos Kcal se requieren para calentar un jamón de 10 Kg desde 15°C hasta 95°C? 𝐶𝑝 =
𝐾𝑐𝑎𝑙
0.8 . si el jamón se calentara en una estufa eléctrica con una potencia de 2000 vatios.
𝐾𝑔°𝐶
¿Cuánto tardaría en calentarse?
Solución
Tiempo
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 = 2678400 𝑊 − 𝑠
2678400𝑊 −𝑠
𝜃= = 1339.2𝑆 = 22.32 𝑚𝑖𝑛
200 𝑊