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CONTENIDO

UNIDAD 1. CONCEPTOS BASICOSSistemas de unidades, concentraciones y soluciones, base seca y base húmeda

UNIDAD 2. BALANCES DE MATERIA SIN REACCIÓN QUÍMICAEcuación general del balance, balance de materia en una etapa, balance de materia multietapas, balance de materia en derivación, recirculación y purga

UNIDAD 3: BALANCES DE MATERIA CON REACCIÓN QUÍMICABalance de materia con reacción química en una etapa, balance de materia con reacción química en varias etapas, balance de materia con reacción química en derivación, recirculación y purga.

BALANCES DEBALANCES DE

MATERIA Y ENERGIAMATERIA Y ENERGIA

UNIDAD 4: BALANCES DE MATERIA CUANDO SE PRESENTAN MEZCLAS DE GASES Y VAPORConceptos básicos de presión de vapor, saturación y humedad relativa, balances de materia en procesos como secado, humidificación, destilación, etc. usando los conceptos aprendidos. Psicrometría: solución de balances de materia utilizando la carta psicrométrica

UNIDAD 5: BALANCES DE ENERGÍAFormas de energía y ley de la conservación de la energía, balance de energía en procesos sin reacción química, balance de energía en procesos con reacción química, balance de energía en procesos utilizando la carta psicrométrica, balances de materia y energía conjuntos



BIBLIOGRAFÍA

BROWN THEODORE L. y otros. Química: La Ciencia Central. PRENTICE HALL. México, 2004.

HIMMELBLAU David M., Rodríguez Huerta José. Balances de materia y energía. PHH. México, 1988.

REKLAITIS G.V., Schhneider Daniel R., torres Vásquez* José. Balances de materia y energía. McGraw-Hill. México, 1982.

VALIENTE Antonio, Primo Stivalet Rudi. Problemas de balances de materia. Alhambra Universidad. México, 1986.





EvaluaciónTipo Porcentaje

Primer parcial 25

Segundo parcial 25

Examen final 30

Seguimiento 20



PROBLEMAS DE INGENIERIA

Que tipo de reactor se debe emplear? Tamaño del tanque? De donde se obtienen los reactivos? Se necesita pretratamiento de reactivos? Proporcion de alimentacion al reactor? Como separar producto de reactivos? Si todos los materiales del proceso son gases a la temperatura de reaccion, se podrá enfriar la mezcla a una temperatura a la cual se condense el producto pero no los reactivos? Si son liquidos se podra enfriar la mezcla a una temperatura a la cual cristalice el producto? Que tipo de equipo se requerirá para el proceso anterior, de que dimensiones, se necesitan controles y automatización?

PROBLEMAS DE INGENIERIA Como se desplazaran las corrientes de reactivos y productos a los equipos hasta y desde el reactor? Con bombas, sopladores, compresores, bandas…? Se sabe lo suficiente del sistema de reaccion, o seran necesarios estudios adicionales? El proceso genera productos de desecho? En que cantidades? Son peligrosos? Cuanto costará todo? A que precio podrá venderse el producto y a quien? Utilidades? Transcurridos 6 meses del arranque de la planta por que el producto no es igual al que se obtenia en el laboratorio? Es una falla del equipo o se modificaron las condiciones en alguna parte del proceso? Como investigarlo? Como corregir el problema? Cuando el proceso comienza a funcionar a la perfeccion se recibe la orden de modificar las especificaciones del producto, como hacerlo sin rediseñar todo el proceso?....



Los balances de materia y energía son una contabilidad de entradas y salidas de materiales y energía de un proceso o de parte de este. Estos balances son importantes para el diseño del 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.

Los balances de materia y energía se basan en las leyes de conservación de la masa y la energía



UNIDAD 1. CONCEPTOS BASICOSSistemas de unidades

Los sistemas físicos se describen a través de ciertas medidas. Se utilizan cantidades primarias (unidades básicas) tales como la longitud, la masa y el tiempo como base de estas medidas. Las cantidades secundarias (unidades derivadas) tales como la densidad, aceleración, velocidad, presión, etc.,se definen en términos de las cantidades primarias.

Métrico Absoluto:Masa, g Longitud, cm Tiempo, s Temperatura, oK

Inglés absoluto:Masa, lb Longitud, pie Tiempo, s Temperatura, oR

Algunas magnitudes y unidades básicas en diferentes sistemas de medición

Métrico Absoluto:Masa, g Longitud, cm Tiempo, s Temperatura, oK

Inglés absoluto:Masa, lb Longitud, pie Tiempo, s Temperatura, oR

Internacional: (SI) Masa, kg Longitud, m Tiempo, s Temperatura, oK

Ingeniería Métrico: Masa, g, kg Longitud, cm, m Tiempo, s Temperatura, oK


Ingeniería Inglés: Masa, lb Longitud, pie Tiempo, s Temperatura, oR


m kgs

m3

kg·m/s2m/s

Ejemplos de unidades derivadas en el SI

FACTORES DE CONVERSION. Una cantidad en un sistema de unidades tiene su equivalencia en otro sistema. La relación unitaria entre estos dos valores es lo que se denomina factor de conversión. La multiplicación sucesiva de una misma cantidad por una serie de factores de conversión unitarios es el mecanismo utilizado para la conversión de unidades.

CONSISTENCIA DIMENSIONAL Y CANTIDADES ADIMENSIONALESUna cantidad puede sumarse o restarse con otra sólo si sus unidades son iguales. Para que una ecuación sea válida debe ser dimensionalmente consistente, es decir que todos sus términos aditivos en ambos miembros deben tener las mismas unidades.

Una cantidad adimensional es aquella cuya combinación de variables da un número sin unidades. En muchos casos deben realizarse las conversiones de unidades adecuadas para demostrar la adimensionalidad.


1.2 CONCENTRACIONES Y SOLUCIONES

Las disoluciones son mezclas homogéneas de dos o más componentes, uno de ellos es el solvente (ste) y el otro es el soluto (sto), ellos se identifican según el enunciado asÍ:

Una disolución de A en B: El sto es A y el ste es B B contiene a A.

Una disolución de A y B: El solvente es el que se encuentra en mayor cantidad en gramos.

Una disolución de A: El sto es A y el ste es agua.

Variables extensivas y variables intensivas:

n: Moles (variable extensiva) no moles de sto

ne moles de ste nsln moles de sln

W: Masa (g) (variable extensiva) Wo g de sto We g de ste Wsln g de sln

Variables extensivas y variables intensivas:

V: Volumen (mL) (variable extensiva) Vo mL de sto Ve mL de ste Vsln mL de sln

Mw: Peso molecular (variable intensiva) Mwo peso molecular del sto Mwe peso molecular del ste Mwsln peso molecular de la sln no existe

UNIDADES DE CONCENTRACIÓN

a) Molaridad

b) Molalidad

c) Normalidad

(L)slnVsto) (mol on

=M

ste) (KgeWsto) (mol on

=m

(L)slnVsto g-eq número

=N

E*M=N


d) Porcentaje peso a peso

e) Porcentaje volumen a volumen

f) Porcentaje peso a volumen

100%*Lb)Kg,(g,slnWLb) Kg, (g, oW

=%W

100%*L)(mL,slnV

L)(mL,oV=%V

100%*(mL)slnV

(g)oW=

VW%


g) Fracción molar del soluto

h) Fracción molar del solvente

slnnon

=ox

slnnen

=ex

ex+ox=1


i) Partes por millón (ppm): Para disoluciones muy diluidas; en estas disoluciones la cantidad de sto presente es despreciable comparada con la cantidad de ste y la densidad de la solución tiende a ser la misma densidad del ste puro.

610*(g)slnW

(g)oW=ppm

1.3 BASE SECA – BASE HUMEDAD

Contenido de humedad, base seca:

Contenido de humedad, base húmeda:

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