El documento presenta información sobre balances de materia y energía. Explica que estos balances se basan en la ley de conservación de la materia y la energía, y que existen cuatro tipos de balances de materia dependiendo del sistema. También describe los diagramas de flujo y las operaciones unitarias, que son procesos físicos para modificar materiales hasta alcanzar especificaciones deseadas.

2. INTRODUCCIÓN
Los balances de materiales y de energía se
fundamentan en la ley de conservación de la
materia y de la energía. Que establece: " la
materia y la energía no se crean ni se destruyen,
sólo se transforman. El balance de masa es una
expresión de la conservación de la materia,
también se lo conoce como balance de materia.
La transferencia de masa se produce en mezclas
y reacciones químicas que contienen diferentes
concentraciones locales.
Las principales aplicaciones de los balances
son:
• Estudios de operaciones básicas
• Proyectar plantas industriales
• Comprobación y funcionamiento de
los procesos.
BALANCE DE MATERIA
Balance de materia de un proceso industrial es
una contabilidad exacta de todos los materiales
que entran, salen, se acumulan o se agotan en
un intervalo de operación dado. Se pueden
distinguir cuatro tipos de balances de materia
dependiendo del tipo de sistema:
1. Acumulación = Entrada - Salida +
Generación - Consumo.
Es un sistema con entradas, salidas y reacciones
químicas.
2. Acumulación = Entrada - Salida.
Sistema sin reacciones químicas.
3. Entrada = Salida.
Sistema en estado estacionario, no hay
acumulación ni reacciones químicas.
4. Acumulación = Generación - Consumo.
Sistema sin corrientes de entrada ni de salida,
pero con reacción química.
Tipos de diagramas de flujo
1. Diagramas de bloques: En ellos se presenta
el proceso o las diferentes partes del proceso por
medio de bloques o rectángulos que tienen
entradas y salidas.
2. Diagramas con equipo: En éstos se
muestran las interrelaciones entre los equipos
mayores por medio de líneas de unión. Para
representar los equipos se usan símbolos que
recuerdan el equipo o los equipos usados
OPERACIONES UNITARIAS
Los balances de materia sin reacción química se
aplican en general a las llamadas operaciones
unitarias, las cuales son de naturaleza física y
tienen como propósito principal el procesar
materiales (reactivos y productos) hasta lograr
especificaciones deseadas de temperatura,
presión, composición y fase.
BIBLIOGRAFIA
Reklaitis G.V. Balance de materia y energía. Primera
Edición. McGraw Hill. 1989

3. Resuelve y responde a las preguntas en los siguientes problemas propuestos:
1. Se mezclan 600 kg de una solución que contiene 20% en peso de HNO3 con una solución que contiene
40% de HNO3. ¿Cuál será la masa en kg de la solución formada, si ésta contiene 28% de HNO3?
Balance General:
m1 = m2 + m3; 600Kg + m2 = m3
Balance de HNO3
0,20 m1 + 40m2 = 0,28m3
0,20 (600) +0,40m2 = 0,28m3; 120 + 0,40 m2 = 0,28 m3
Reemplazamos
0, 20m1 + 40m2 = 0,28 (600 + m2)
0, 20m1 + 40m2 = 168 + 0,28m2
120 + 0,40m2 = 168 + 0,28m2
0,40m3 - 0,28m2 = 168 - 120
0,12m2 = 48
m2 =
48
0,12
= 400 kg
Masa en el Punto 3
600 + m2 = m3
m3 = 600 + 400
m3 = 1000 kg

4. 2. Un secador con una capacidad de 800 kg/día opera sobre
un material el cual tiene 90% en peso de agua y 10% de
sólidos. En un primer ciclo el producto sale con 20% de
agua y en un segundo ciclo el contenido de agua se
disminuye hasta 2%. Calcule:
a. La cantidad de agua retirada en cada ciclo
b. El peso de producto por día en cada ciclo
Balance de materia en evaporador 1
m1=mH + m2
800= mH + m2
Balance de solidos
0,10 (m1 ) = m4 + 0,80m2
0,10 (800)= 0 + 0,80m2
80=0,8m2
m2 =
80
0,8
= 100lb
m2 = 100 lb
Balance de materia en II
Balance general
m2 = mH + m3
100= mH + m3
Balance de solidos
0,08m2 = mH + 0,98m3
0,80(100)=0 + 0,98m3
80= 0,98m3
m3 =
80
0,98
= 81,6lb
m3 = 81,6lb
mH = 100-81,6
mH = 18,4 l
AGUA : 0,90(800) = 720lb
SOLIDOS: 0,10(800)= 80lb
Masa de agua en evaporación 1
800= mH + m2
mH = 800-100
mH = 700lb
a. % de agua en evaporación 1
% agua =
700
720
x 100 = 97,2%
En evaporación 2
% agua =
18,4
720
x 100 = 2,6%
Peso de producto en
evaporación 1 ; m2 = 100lb
evaporación 2 ; m3 = 81,6lb

5. 3. Una planta para la producción de NaOH
concentra por evaporación una solución cuya
composición es: NaOH 10% en peso, NaCl 10%
y H2O 80%. Durante la evaporación parte del
NaCl cristaliza. Si la solución final contiene 50%
de NaOH y 1% de NaCl, calcule lo siguiente:
a. Los kg de agua evaporada por tonelada
de solución inicial.
b. Los kg de NaCl cristalizado por tonelada
de solución inicial.
c. El peso de la solución final.
Balance general
m1 = m2 + m3 + m4
1000 = m2 + m3 + m4
Balance de NaOH:
0,10m1 = 0 m2 + 0,5 m3 + 0 m4
0,10(1000) = 0 + 0,5 m3 + 0
m3 =
100
0,5
=200kg
Balance de NaCl:
0,10m1 = 0m2 + 0,01m3 + m4
0,10(1000) = 0 + 0,01(200) +m4
100 =2+ m4
m4 = 98 kg
BASE DE CALCULO: 1 Tn = 1000KG
a) Cantidad de agua en (2)
1000 = m2 + m3 + m4
1000= m2 + 200 + 98
m2 = 1000 - 298
m2 = 702kg
En (3)
mH = 0,49(200) = 98kg
b) m4 = 98kg NaCL cristaliza
c) Solución final
m3 = 200Kg

6. 4. Una mezcla que contiene 20% molar de
butano, 35% molar de pentano, y 45% molar de
hexano se separa por destilación fraccionada. El
destilado contiene 95% molar de butano, 4% de
pentano y 1% de hexano. El destilado debe
contener 90% del butano cargado en el alimento.
Determine
a. La masa molar en el destilado y el fondo.
b. La composición de los productos de
fondo.
BALANCE GENERAL
m1 = m2 + m3
100mol=18mol + m3
m3 =82mol
BALANCE DE BUTANO C4 :
0,20 m1 = 0,95 m2 + X m3
0, 20 (100) = 0, 95(18) + X (82)
20-17,1 = 82 X
2,9 = 82 X
X =
2,9
82
= 0,035 x 100
X = 3,5
Butano C4 = 3,5%
Fondo composición
C4 = 3,5%
C5 = 4,8%
C6 = 54,7%
BC: 100 mol
BALANCE DE PENTANO C5
0,35m1 = 0,04 m2 + Y m3
0,35(100) = 0,04(18) + Y(82)
35 = 0,72 + 82 Y
82 Y = 35 - 0,72 = 34,28
Y =
34,28
82
= 0,418 X 100 = 41,8
Pentano c5 :
C5 = 41.8%
Balance de hexano c6
0,45(100) = 0,01(18) + Z(82)
45 = 0,18 + 82 Z
82 Z = 45 - 0,18 = 44,82
Z=
44,82
82
= 0,5465 X 100 = 54,7
C6 = 54,7%