balance de masa
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BALANCE DE MASA
Optimizacin de Procesos
1. BALANCE DE MASA.Ley de conservacin de la masa:
La materia no se crea ni se destruye solo se transforma.
mEntrada
PROCESO
m Salida
Entradas Salidas = AcumulacinEl diseo de un nuevo proceso o el anlisis de uno ya existente no estn completos hasta que se estable que las entradas y salidas satisfacen la ecuacin de balance.
1. BALANCE DE MASA.Proceso en estado estacionario:NO EXISTE ACUMULACINEntradas Salidas = 0
Balance diferencial: Cada trmino de la ecuacin de Balance es una velocidad, procesos continuos. Balance integral: Cada trmino de la ecuacin de Balance es una porcin de la cantidad que se balancea, procesos discontinuos.
1. BALANCE DE MASA.Pasos para resolver un problema de balance de masa:1.- Trace un diagrama simple del proceso
2.- Escriba las ecuaciones qumicas involucradas si las hay3.- Seleccione una base para el clculo
4.- Determine las variables y ecuaciones que las relacionan4.1- Nde variables = N de ecuaciones => Existe solucin 5.- Proceda al balance de masa
1. BALANCE DE MASA.4.- Determine las variables y ecuaciones que las relacionan
A x1, x2, x3.xn
PROCESO C
B x1, x2, x3.xn
A = Flujos a, b, c.n = Componentes
x1, x2, x3.xn
E 1: F. Entradas = F. Salidas
A=B+Cx1 A = x 1 B + x 1 C x2 A = x 2 B + x 2 Cxn A = x n B + xn C
1+
E 1: x1 Entradas = x1 Salida E 2: x2 Entradas = x2 SalidaE n-1: xnEntradas = xn Salida
nn+1 ecuaciones
1. BALANCE DE MASA.Ejemplo: Determine las variables y ecuaciones que las relacionan
A Ton /h Pulpa 20% Slido
Filtro
B Ton/h Agua
1 Ton/h Pulpa Concentrada 70% Slido
1. BALANCE DE MASA.Ejemplo: Determine las variables y ecuaciones que las relacionan
A Ton /h Pulpa 20% Slido, 80% Agua
Filtro
B Ton/h Agua
1 Ton/h Pulpa Concentrada 70% Slido, 30% AguaFlujos Pulpa: A = B +1 Flujos Slidos: A*0,2=1*0,7
Slo bastan 2 ecuaciones para resolver el problema A=3,5 Ton/h Pulpa B=2,5 Ton/h Agua
Flujos Agua: A*0,8 = B*1 +1*0,3
1. BALANCE DE MASA.Balance procesos continuos en estado estacionario:En el proceso de concentracin de jugo de naranja, el zumo recin extrado y filtrado que contiene 7,08% de slidos en peso, se alimenta a un evaporador. En el evaporador se extrae agua y el contenido de slidos aumenta al 58% en peso. Para una entrada de 1000 Kg/h. Calcule la cantidad de las corrientes de jugo concentrado y agua de salida.
1. BALANCE DE MASA.Balance procesos continuos en estado estacionario:1.- Trace un diagrama simple del procesom1 Kg/h H2Ov
1000 Kg/h Jugo 7,08 % Slido
EVAPORADOR
m2 Kg/h Jugo 58 % Slido
1. BALANCE DE MASA.Balance procesos continuos en estado estacionario:2.- Escriba las ecuaciones qumicas involucradas si las haym1 Kg/h H2Ov
1000 Kg/h Jugo7,08 % Slido
EVAPORADOR
m2 Kg/h Jugo58 % Slido
1. BALANCE DE MASA.Balance procesos continuos en estado estacionario:3.- Seleccione una base para el clculom1 Kg/h H2Ov Base: 1000 Kg/h Jugo
1000 Kg/h Jugo 7,08 % Slido
EVAPORADOR
m2 Kg/h Jugo 58 % Slido
1. BALANCE DE MASA.Balance procesos continuos en estado estacionario:4.- Determine las variables y ecuaciones que las relacionanm1 Kg/h H2Ov Base: 1000 Kg/h Jugo Variables: m1 y m2 1000 Kg/h Jugo 7,08 % Slido m2 Kg/h Jugo 58 % Slido Ecuaciones: EVAPORADOR 1) 1000 = m1 +m2 2) 1000(0,0708)=m2(0,58)
1. BALANCE DE MASA.Balance procesos continuos en estado estacionario:4.- Nde variables = N de ecuaciones => Existe solucinm1 Kg/h H2Ov Base: 1000 Kg/h Jugo Variables: m1 y m2 1000 Kg/h Jugo 7,08 % Slido m2 Kg/h Jugo 58 % Slido Ecuaciones: EVAPORADOR 1) 1000 = m1 +m2 2) 1000(0,0708)=m2(0,58)
1. BALANCE DE MASA.Balance procesos continuos en estado estacionario:5.- Proceda al balance de masam1 Kg/h H2Ov 877,93 Kg/h H2Ov
Base: 1000 Kg/h Jugo Variables: m1 y m2Ecuaciones:
1000 Kg/h Jugo 7,08 % Slido
1) 1000 = m1 +m2EVAPORADOR m2 Kg/h Jugo 122,07 Kg/h Jugo 58 % Slido 2) 1000(0,0708)=m2(0,58)
1. BALANCE DE MASA.Balance procesos continuos en estado estacionario:Ejercicio en Clases:
Algunos Pescados se procesan como harina de pescado para usarse como protenas suplementarias en alimentos. En el proceso empleado, primero se extrae el aceite para obtener una pasta que contiene 80% en peso de agua y 20% en peso de harina seca. Esta pasta se procesa en secadores de tambor para obtener un producto seco que contiene 40% en peso de agua. Finalmente el producto se muele y se empaca. Calcule la alimentacin de pasta en Kg/h necesarias para producir 1000 Kg/h de harina seca.
1. BALANCE DE MASA.Balance procesos intermitentes:Se tiene dos mezclas de metano-agua en matraces distintos. La primera contiene 40.0% por peso de metanol, y la segunda 70,0% por peso de metanol. Qu cantidad de cada una de las mezclas se debe emplear para obtener 350 g con un 52,8% en masa de metanol?
1. BALANCE DE MASA.Balance procesos intermitentes:1.- Trace un diagrama simple del proceso
m1 g 40 % masa
MEZCLADOR
m2 g 70 % masa
MEZCLADOR
m = 350 g c = 52,8%
INICIO
FINAL
1. BALANCE DE MASA.Balance procesos intermitentes:2.- Escriba las ecuaciones qumicas involucradas si las hay
m1 g 40 % masa
MEZCLADOR
m2 g 70 % masa
MEZCLADOR
m = 350 g c = 52,8%
INICIO
FINAL
1. BALANCE DE MASA.Balance procesos intermitentes:3.- Seleccione una base para el clculoBase de clculo: 350 g
m1 g 40 % masa
MEZCLADOR
m2 g 70 % masa
MEZCLADOR
m = 350 g c = 52,8%
INICIO
FINAL
1. BALANCE DE MASA.Balance procesos intermitentes:4.- Determine las variables y ecuaciones que las relacionan
m1 g 40 % masa
MEZCLADOR
m2 g 70 % masa
MEZCLADOR
m = 350 g c = 52,8%
350 = m1 + m2 mM = 350*0,528 = 184,8
184,8 =m1*0,4+m2*0,7INICIO FINAL
1. BALANCE DE MASA.Balance procesos intermitentes:5.- Proceda al balance de masa
201 g m1 40 % masa 40 % masa
MEZCLADOR
149 g m2 g 70 % masa 70 % masa
MEZCLADOR
m = 350 g c = 52,8%
350 = m1 + m2 mM = 350*0,528 = 184,8
184,8 =m1*0,4+m2*0,7INICIOFINAL
1. BALANCE DE MASA.Balance procesos continuos en estado estacionario con recirculacin:En un proceso que produce KNO3, el evaporador a 422 K se alimenta con 1000 Kg/h de una solucin que contiene 20% de KNO3 de slido en masa, de ste se obtiene KNO3 al 50% de slido en peso. Esta solucin se alimenta a un cristalizador a 311 K, donde se obtiene cristales de KNO3 al 96 % de slido en masa. La solucin del descarte del cristalizador contiene 37,5% de KNO3 en masa y se recircula al evaporador. Calcule la cantidad de corriente de recirculacin R en Kg/h y la corriente de salida de cristales P en Kg/h.
1. BALANCE DE MASA.Balance procesos continuos en estado estacionario con R:1.- Trace un diagrama simple del procesoAGUA
1000 Kg/h 20% KNO3
422 K
S Kg/h 50% KNO3
311 KP Kg/h 96% KNO3
R Kg/h 37,5% KNO3
1. BALANCE DE MASA.Balance procesos continuos en estado estacionario con R:3.- Seleccione una base para el clculo Base de clculo: 1000 Kg/h
W AGUA
1000 Kg/h 20% KNO3
422 K
S Kg/h 50% KNO3
311 KP Kg/h 96% KNO3
R Kg/h 37,5% KNO3
1. BALANCE DE MASA.Balance procesos continuos en estado estacionario con R:4.- Determine las variables y ecuaciones que las relacionan Incgnitas: W, P, S y R.1000=W+S-R 1000+R=W+S 0=-S+R+P S=R+P 200=0,5S-0,375R R(0,375)+1000(0,2)=S(0,5) 0=-0,5S+0,375R+0,96P S(0,5)=R(0,375)+P(0,96)
W AGUA
1000 Kg/h 20% KNO3
422 K
S Kg/h 50% KNO3 R Kg/h 37,5% KNO3
311 KP Kg/h 96% KNO3
1. BALANCE DE MASA.Balance procesos continuos en estado estacionario con R:5.- Proceda al balance de masa1000=W+S-R 0=-S+R+P 200=0,5S-0,375R 0=-0,5S+0,375R+0,96PW AGUA
W=791,7 Kg/h S= 975,0 Kg/h R= 766,7 Kg/h P=208,3 Kg/h
1000 Kg/h 20% KNO3
422 K
S Kg/h 50% KNO3 R Kg/h 37,5% KNO3
311 KP Kg/h 96% KNO3
1. BALANCE DE MASA.Balance procesos continuos en estado estacionario con recirculacin:Ejercicio En una planta concentradora de Calcopirita, se alimenta un primer banco de celdas con una pulpa de concentracin 1%Cu, el relave de este primer banco de celdas contiene 0,2%Cu, mientras que el concentrado el cual posee 20%Cu alimenta un segundo banco de celdas de flotacin. El relave de este segundo banco posee 2% Cu y es recirculado como alimentacin del primer banco. El concentrado del segundo banco contiene 28% Cu. Qu alimentacin se debe tener para producir 100 Kg/h de concentrado con 28% Cu?
1. BALANCE DE MASA.Ejercicios Resolucin en ClasesEn un proceso para fabricar jalea, la fruta macerada que tiene 14% en peso de slidos solubles, se mezcla con azcar (1,22 Kg Azcar/1,00 Kg fruta) y pectina (0,0025 Kg pectina/1,00 kg fruta). Considere el azcar y pectina como slidos solubles. La mezcla resultante pasa a un evaporador para producir una jalea con 67% en peso de slido soluble. Calcule, para una alimentacin de 1000 Kg/h de fruta macerada, los Kg/h de mezcla obtenida, los Kg/h de agua evaporada y los Kg/h de jalea producida.