Balance de masa

BALANCE DE MASA
Ley de conservación de la masa:
La materia no se crea ni se destruye solo se transforma.

PROCESO
Entrada
Salida
El diseño de un nuevo proceso o el análisis de uno ya existente no están completos hasta que se estable que las entradas y salidas satisfacen la ecuación de balance.
Entradas – Salidas = Acumulación

BALANCE DE MASA.
Proceso en estado estacionario:
NO EXISTE ACUMULACIÓN
Entradas – Salidas = 0
Balance diferencial: Cada término de la ecuación de Balance es una velocidad, procesos continuos.
Balance integral: Cada término de la ecuación de Balance es una porción de la cantidad que se balancea, procesos discontinuos.

BALANCE DE MASA.
Pasos para resolver un problema de balance de masa:
1.- Trace un diagrama simple del proceso
2.- Escriba las ecuaciones químicas involucradas si las hay
3.- Seleccione una base para el cálculo
4.- Determine las variables y ecuaciones que las relacionan
4.1- Nºde variables = Nº de ecuaciones => Existe
solución
5.- Proceda al balance de masa

BALANCE DE MASA.
4.- Determine las variables y ecuaciones que las relacionan
PROCESO
A
x1, x2, x3….xn
B
x1, x2, x3….xn
C
x1, x2, x3….xn
A = Flujos
a, b, c….n = Componentes
E 1: S x1 Entradas = S x1 Salida x1 A = x1 B + x1 C
E 1: S F. Entradas = S F. Salidas A = B + C
E 2: S x2 Entradas = S x2 Salida x2 A = x2 B + x2 C

E n-1: S xnEntradas = S xn Salida xn A = xn B + xn C
1
n
n+1 ecuaciones
+

BALANCE DE MASA.
Ejemplo: Determine las variables y ecuaciones que las relacionan
Filtro
A Ton /h Pulpa
20% Sólido
B Ton/h Agua

1 Ton/h Pulpa Concentrada
70% Sólido

BALANCE DE MASA.
Ejemplo: Determine las variables y ecuaciones que las relacionan
Filtro
A Ton /h Pulpa
20% Sólido, 80% Agua
B Ton/h Agua

1 Ton/h Pulpa Concentrada
70% Sólido, 30% Agua
Flujos Pulpa: A = B +1
Flujos Sólidos: A*0,2=1*0,7
Flujos Agua: A*0,8 = B*1 +1*0,3
Sólo bastan 2 ecuaciones
para resolver el problema
A=3,5 Ton/h Pulpa
B=2,5 Ton/h Agua

BALANCE DE MASA.
Balance procesos continuos en estado estacionario:
En el proceso de concentración de jugo de naranja, el zumo recién extraído y filtrado que contiene 7,08% de sólidos en peso, se alimenta a un evaporador. En el evaporador se extrae agua y el contenido de sólidos 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.

BALANCE DE MASA.
1.- Trace un diagrama simple del proceso
EVAPORADOR
100 Kg/h Jugo

7,08 % Sólido
m1 Kg/h H2Ov

m2 Kg/h Jugo

58 % Sólido

Balance procesos continuos en estado estacionario:

BALANCE DE MASA.
2.- Escriba las ecuaciones químicas involucradas si las hay
EVAPORADOR
100 Kg/h Jugo

7,08 % Sólido
m1 Kg/h H2Ov

m2 Kg/h Jugo

58 % Sólido

Balance procesos continuos en estado estacionario:

BALANCE DE MASA.
EVAPORADOR
100 Kg/h Jugo

7,08 % Sólido
m1 Kg/h H2Ov

m2 Kg/h Jugo

58 % Sólido

3.- Seleccione una base para el cálculo
Base: 100 Kg/h Jugo
Balance procesos continuos en estado estacionario:

BALANCE DE MASA.
EVAPORADOR
1000 Kg/h Jugo

7,08 % Sólido
m1 Kg/h H2Ov

4.- Determine las variables y ecuaciones que las relacionan
Base: 1000 Kg/h Jugo
Variables: m1 y m2
m2 Kg/h Jugo

58 % Sólido

Ecuaciones:

1) 1000 = m1 +m2
2) 1000(0,0708)=m2(0,58)
Balance procesos continuos en estado estacionario:

BALANCE DE MASA.
EVAPORADOR
1000 Kg/h Jugo

7,08 % Sólido
m1 Kg/h H2Ov

4.- Nºde variables = Nº de ecuaciones => Existe solución

Base: 1000 Kg/h Jugo
Variables: m1 y m2
m2 Kg/h Jugo

58 % Sólido

Ecuaciones:

1) 1000 = m1 +m2
2) 1000(0,0708)=m2(0,58)
Balance procesos continuos en estado estacionario: