UNIDAD II: BALANCE DE MATERIALES SIN REACCION

QUIMICA.

  OBJETIVOS

• Retomar de las clases de Física I y la Ley de Conservación de la Masa.

•  • Definir Base de Cálculo y su aplicación en la

Metodología de resolución de Problemas de Balance.

•  • Abordar cada una de las operaciones unitarias

(Secado, Mezclado, Absorción, Extracción Sólido-Líquido, Extracción Líquido-Líquido, Destilación, Cristalización) en términos de: Equipos, Aplicaciones, Ecuación de Balance de Masa

• .

Contenidos

– Ley de la Conservación de la Masa.– Base de Cálculo y Metodología para

resolución de problemas de balance.– Secado.– Mezclado.– Absorción.– Extracción Sólido-Líquido.– Extracción Líquido-Líquido.– Destilación.

El Balance de Materia.

• Para efectuar una balance de materia primero se debe especificar en qué consiste el sistema para el cual se hará el balance y establecer sus fronteras.

• Un sistema se refiere a cualquier porción arbitraria o a la totalidad de un proceso establecido.

• Frontera del sistema se circunscribe formalmente alrededor del proceso.

• Sistema Abierto: Se transfiere material por las fronteras del sistema

• Sistema Cerrado: No tiene lugar una transferencia semejante durante el intervalo de tiempo de interés.

• Un balance de materia no es mas que una contabilización de materiales que entran y salen del sistema.

Sistema para el, cual se efectúa el balance de materia

Flujos de entradas Flujos de

salidas

El balance de materia puede referirse a un balance en un sistema para:

La masa total El total de moles. La masa de un compuesto químico. La masa de una especie atómica. Los moles de un compuesto químico. Los moles de una especie atómica. El volumen (posiblemente)

• Ecuación para el balance de masa:

Acumulación dentro del sistema = entradas por las fronteras del sistema – salidas por las fronteras del sistema + Generación dentro del sistema – consumo dentro del sistema.

Esta aplica a las primeras seis categorías

• Acumulación: se refiere a un cambio de masa o de moles (positivo o negativo) dentro del sistema respecto al tiempo,

• La transferencia a través de las fronteras del sistema: se refiere a las entradas y salidas del sistema

Entra agua sale agua

Entra aire sale aire

Sale agua

sistema

• La mayor parte de los problemas analizados (pero no todos) son problemas en estado estacionario. Por lo tanto ¨Lo que entra debe salir¨

Entradas de masa/ moles por las fronteras del sistema – salidas de masa / moles por las fronteras del sistema.

Estrategias para analizar los problemas de balance de materia

Lea el problema y aclare lo que se dese saber. Haga un dibujo del proceso. Rotule con símbolos cada flujo y las composiciones que

les correspondan. Indique todos los valores conocidos de composición y

flujo de las corrientes en el diagrama. Calcule las composiciones y flujos adicionales a partir de

datos dados. Escoja una base de calculo. Haga una lista de simbolos. Escriba las ecuaciones correpondientes.

Resuelva las ecuaciones por los métodos matemáticos que le sean mas fácil.

Verifique sus respuestas.

Resuelva

1.

• En un proceso de manufactura de jugo de naranja, se necesita un evaporador, que recibe una alimentación de 4500Kg/d de jugo con una concentración del 21%. El jugo se concentra hasta 60%. La alimentación entra a 20 oC.

Determine cuanto salió de jugo del evaporador.

2.Una disolución acuosa que contiene 10% de acido acético se agrega a una disolución acuosa que contiene 30% de acido acético y que fluyen a razón de 20 Kg/ min. El producto P de la combinación sale a razón de 100 Kg/min ¿Qué composición tiene P? para este proceso