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1. Pregrado
PROCESOS
INDUSTRIALES
Sesión 2: Diagrama de flujo de procesos balance de materia en
los procesos industriales alimentarios. Seminario de
problemas.
Mg. German Saúl Martínez Torres

2. PROCESOS
INDUSTRIALES

3. LOGRO DE SESION
Al término de la sesión, el estudiante:
Define diagramas de flujo, conoce la importancia de los diagramas
de flujo y los clasifica.
Realiza balance de materia en diferentes diagramas de flujo de
procesos.

4. ¿Conoce o ha desarrollado un diagrama de
flujo y un balance de materia?
¿Cuál es la importancia de realizar un
diagrama de flujo y un balance de materia
para los profesionales de la ingeniería?

5. Diagramas
de flujo
PROCESOS
INDUSTRIALES

7. 6
El Diagrama de Flujo,
inicialmente
“DIAGRAMA”,
llamado
fue
desarrollado por
Herman Goldstine y
Jonh Von Neuman.
El Diagrama de flujo
de Proceso fue
expuesto en 1921 por
Frank Gilbreth, en la
Sociedad Americana de
Ingenieros Mecánicos
(ASME).

8. 6
Un Diagrama de flujo de procesos es una representación gráfica
de las distintas etapas de un proceso y sus interacciones, para
facilitar la comprensión de su funcionamiento.

9. TIPOS
Se consideran dos tipos de DIAGRAMAS:
•Diagrama de operaciones de proceso
•Diagrama de actividades de proceso o flujograma

10. DIAGRAMA DE OPERACIONES DE PROCESO (DOP)
Se registran las principales operaciones e inspecciones
para comprobar la eficiencia de aquellas, sin tener en
cuenta quien las efectúa ni donde se llevan a cabo.
En este diagrama se consideran dos símbolos
esenciales:
•Circulo: Representa las operaciones del proceso, es
decir tiene lugar cuando la parte que se estudia es
transformada intencionalmente.
•Cuadrado: Representa a las inspecciones en el
proceso, es decir donde se lleva a cabo cuando se
examina un objetivo.

13. EJEMPLO
DIAGRAMA DE OPERACIÓN PARA LA FABRICACION
DE UNA LAMPARA
DATOS:

14. SUBENSAMBLES O
SUBCOMPONENTES SOBRE LOS COMPONENTES QUE SE UTILIZAN
30
ENSAMBLA EL EJE DE SPORTE (PIEZA 1), LA BASE DEL PORTAFOCO (PIEZA 2) Y LA
BASE (PIEZA 3)
60
ENSAMBLA EL SUBENSAMBLE 30, EL CORDON ELECTRICO (PIEZA 7) Y EL
PORTAFOCO (PIEZA 6)
90 ENSAMBLA EL SUBENSAMBLE 60 Y EL FOCO (PIEZA 5)
ENSAMBLE FINAL ENSAMBLA EL SUBENSAMBLE 90 Y LA PANTALLA (PIEZA 4)
DATOS ADICIONALES A TOMAR EN CUENTA EN LA FABRICACION

15. DESARROLLO
DEPARTAMENTO:
ELABORADO POR:
TIPO DE DIAGRAMA:
OPERACIÓN:
FECHA:
RECOMENDACIÓN:
IDENTIFICAR EL ELEMENTO PRINCIPAL DE TODOS LOS COMPONENTES QUE
TENEMOS.
EN ESTE CASO EL EJE O SOPORTE ES EL ELEMENTO PRINCIPAL SOBRE LOS QUE
VAN A IR ENSAMBLANDO TODOS LAS DEMAS PIEZAS.

17. DIAGRAMA DE ACTIVIDADES DE PROCESO O FLUJOGRAMA.
Se puede denominar "diagrama de flujo de procesos",
"diagrama de flujo de bloques", "diagrama de flujo
esquemático", "diagrama de flujo macro", "diagrama de
flujo vertical", "diagrama de tuberías e instrumentación",
"diagrama de flujo de sistema" o "diagrama de sistema".
Estos emplean un conjunto de símbolos y notaciones para
describir un proceso.

21. Diagrama de flujo de bloques
Es una serie de bloques conectados con flujos de entrada y
salida.

22. 6
Diagrama de flujo
de proceso de
producción de
Bebidas
Gasificadas

23. Proceso de Producción de Cerveza

24. Diagrama de flujo de proceso
Es un diagrama mas completo que el BFD por la cantidad de
información que contiene.
Diagrama de Flujo de Proceso de Polietileno

25. Proceso de Producción de Cerveza

26. Diagrama de tuberías e instrumentación
Diagrama de flujo mecánico (MFD) proporciona información que
necesitan los técnicos para comenzar la planificación para la
construcción de la planta.

30. PROPOSITOS
Un diagrama de flujo de procesos tiene múltiples
propósitos:
•Documentar un proceso con el fin de lograr una mejora
en la comprensión, el control de calidad y la
capacitación de los empleados.
•Estandarizar un proceso para obtener una eficiencia y
repetibilidad óptimas.
•Estudiar un proceso para alcanzar su eficiencia y
mejora. Ayuda a mostrar los pasos innecesarios, cuellos
de botella y otras ineficiencias.
•Crear un proceso nuevo o modelar uno mejor.
•Comunicar y colaborar con diagramas que se dirijan a
diversos roles dentro y fuera de la organización.

31. TRABAJO ENCARGADO
OBSERVAR EL VIDEO QUE SE ENCUENTRA EN EL SIGUIENTE LINK
Y ELABORE UN DIAGRAMA DE FLUJO UTILIZANDO LA APLICACIÓN
DRAW.IO.
https://www.youtube.com/watch?v=C1eVxmRSqLg

32. Balance de materia

33. 6
Herramienta que se emplea
frecuentemente para resolución de
sistemas incluidos en procesos de la
industria.
Realizando el balance a partir de
pasos sencillos y bien estructurados
se consigue caracterizar el sistema
teniendo controlados que
compuestos entran y salen.

34. BALANCE DE MATERIA
Cuantificacion de entradas y salidas de masa en un
proceso o en una parte de este.
Contabilizar las sustancias que participan en el
proceso.

35. Proceso
Formado por una unidad de operación o varias

36. La Materia no se crea ni se
destruye, sólo se transforma
Sistema
para el cual
se realiza el
balance de
masa
Flujos de
Entrada
Flujos de
Salida
Acumulación
dentro
del
=
sistema
Entrada
por las
fronter-as
del
sistema
Salida por
-
las
+
frontera
s del
sistema
Producción
dentro
del
-
sistema
Consum
o
dentro
del
sistema

37. Cambio de
masa o
moles dentro
del sistema
respecto al
tiempo
Por reacción
química
Estado
Estacionario
Sin reacción
Química
Entrada de
masa/moles por
la frontera del
sistema
Salida de
masa/moles por
la frontera del
sistema
=
Acumulación
dentro
del
=
sistema
Entrada
por las
fronter-as
del
sistema
Salida por
-
las
+
fronteras
del sistema
Producción
dentro
del
-
sistema
Consum
o
dentro
del
sistema

38. El balance se deberá establecer allí
donde encuentre la información
necesaria para resolver las incógnitas.
En cada caso se deberá elegir aquellos
que lleven al resultado final por el
camino más corto.

40. 1) Organizar la información.
2) Escoger una base de cálculo.
3) Realizar la contabilidad del problema.
4) Convertir los datos volumétricos en
másicos o molares.
5) Convertir los datos de un mismo flujo a
las mismas unidades.
6) Escribir las ecuaciones de balance de
materia.
7) Resolver las ecuaciones de balance de
materia.
8) Escalar el proceso balanceado.

41. PROCEDIMIENTO GENERAL DE RESOLUCIÓN
DE PROBLEMAS DE BALANCE DE MATERIA
Lea y analice detenidamente para dejar claro el
objetivo del ejercicio.
Complete o elabore el diagrama de flujo de
proceso. Identifique o elabore los equipos que
intervienen en el proceso.
Identifique todas las corrientes, indicando las
entradas y las salidas.
Seleccione una base de cálculo adecuada. Revise
que todas la información esté en las mismas
unidades.

42. PROCEDIMIENTO GENERAL DE RESOLUCIÓN
DE PROBLEMAS DE BALANCE DE MATERIA
Lea y analice detenidamente para dejar claro el
objetivo del ejercicio. Establezca una estrategia
de resolución.
Procurar iniciar con los balances de materia
que involucren el menor número de corrientes
pero que sean importantes para el cálculo.
Complete el diagrama de flujo de proceso.

43. UNIDADES DE MEDICION
SISTEMA METRICO INGLES
Masa (g)(kg)(lb)
Longitud (cm)(m)(ft)
Tiempo (s)
Temperatura (K)(R)
Fuerza (Newton)
Densidad (g/cm3)
Velocidad (m/s)
Nota: Una cantidad puede sumarse con otra solo si sus unidades son
iguales.

44. EJEMPLOS

45. Evaporador
M1=500 Kg/min M3= ??
Solución Solución concentrada
M2= 150 Kg/min
Agua evaporada
De acuerdo a la solución de BM , se tiene en cuenta balance total de masa:
Ʃ Flujos másicos entrada = Ʃ Flujos másicos salida
M1 = M2 + M3
500 kg/min = 150 kg/min + M3
M3 = 500 kg/min – 150 kg/min
M3= 350 Kg/min

46. Ejercicio 1
En la unidad de tratamiento de desechos de una planta,
un espesador elimina agua de los lodos húmedos de
aguas residuales como se muestra en la figura.
¿Cuántos kilogramos de agua salen del espesador por
cada 100 kg de lodos húmedos que ingresan? El
proceso está en estado estacionario.
Espesador
100 Kg
Lodos húmedos
70 Kg
Lodos deshidratados
?
Agua

47. abierto), no hay
Base de cálculo: 100 Kg de lodo seco
El sistema es el espesador (sistema
acumulación, generación, ni consumo.
El balance de masa total es:
Entra = Sale
mLh = mLd + magua
100 Kg = 70 Kg + Kg de Agua
magua = 30 Kg de agua
Ejercicio 1: Solución
Espesador
100 Kg
Lodos húmedos
70 Kg
Lodos deshidratados
?
Agua

48. Calcular la masa de concentrado al 50% de sólidos
que se obtendrá en un evaporador por cargas cuando
se tratan 500 kg de diluido con un 10% de sólidos.
Evaporador por
cargas
500 Kg
10%
50%
Diluido Concentrado
?
Agua
Ejercicio 2

49. En este caso el balance se montará sobre uno de los dos
componentes: sólidos o agua. Como el enunciado pide el cálculo
del concentrado producido, la solución más sencilla se alcanzará
con un balance de sólidos. Por lo tanto, en primer lugar se
convertirán las concentraciones de diluido y concentrado a fracción
másica de sólidos y se establecerá el balance correspondiente:
Ejercicio 2: Solución

50. Comprobando las unidades:
efectivamente es un balance de sólidos que como es lógico se
expresa justamente en kg de sólidos. Ya se pueden sustituir los
valores en la ecuación del balance:
Ejercicio 2: Solución …

51. Calcular cuanta alfalfa, con un 80% de humedad, se
debe alimentar a un secadero para producir 5000
kg/h de alfalfa deshidratada, con un 5% de
humedad.
Secador
80% de humedad
5000 Kg/hr
5% de humedad
Alfalfa Alfalfa deshidratada
?
Agua
Ejercicio 3

52. Es un problema similar al anterior aunque en este caso se trata de
un proceso en continuo y por lo tanto se manejan caudales
másicos. Como no se pide el agua eliminada, el balance se
establecerá también sobre los sólidos, que en este ejemplo se
denominan extracto seco.
El primer paso será utilizar las unidades adecuadas para caudal
másico y concentraciones:
Ejercicio 3: Solución

53. Balance de extracto seco:
Ejercicio 3: Solución …

54. Determine la cantidad de aditivos a utilizar en
la siguiente mermelada de marañón, con base
en la cantidad de fruta (73 lb) y azúcar (31 lb),
llenar la columna correspondiente del cuadro.
Ejercicio 4
Aditivos Porcentaje (%) Cantidad (en g)
Pectina 0,6
Acido cítrico 0,1
Benzoato de sodio 0,03

55. Ejercicio 4: Solución …
Se determina el porcentaje que representa la fruta, el azúcar
y los aditivos en la formulación.
0,73% de aditivos
99,27% de fruta y azúcar
Se uniformiza las unidades de la fruta y el azúcar a gramos:
454 g -------- 1 lb
X g ----------- 73 lb
Fruta en g = 33 142
454 g -------- 1 lb
X g ----------- 31 lb
Azúcar en g = 14 074
Se suma el peso de la fruta y el azúcar, este valor será el
99,27% de la formulación.
Fruta + Azúcar en g = 47 216

56. Ejercicio 4: Solución …
Pectina: Se resuelve con una simple regla de tres.
47 216 g totales -------- 99,27%
X g de pectina ----------- 0,6 %
Pectina en g = 285,38
Acido cítrico: Se resuelve con una simple regla de tres.
47 216 g totales -------- 99,27%
X g de acido citrico ----------- 0,1 %
Acido cítrico en g = 47,56
Benzoato de sodio: Se resuelve con una simple regla de
tres.
47 216 g totales -------- 99,27%
X g de conservante ----------- 0,03 %
Benzoato de sodio en g = 14,27

57. Ejercicio 4: Solución …
Respuesta:
Aditivos Porcentaje (%) Cantidad (en g)
Pectina 0,6 235,38
Acido cítrico 0,1 47,56
Benzoato de sodio 0,03 14.27

58. A un evaporador se alimentan con 100,000 kg/día de
una solución que tiene 38% en peso de azúcar,
obteniéndose una solución concentrada con 74% en
peso. Calcúlese el peso de la solución obtenida y la
cantidad de agua evaporada.
Ejercicio 5

59. Evaporador
M1=100,000 Kg/día M3= ??
M2= ?
38% azúcar
62% agua
Solución
74% azúcar
26% agua
Solución concentrada
Agua evaporada
Balance General de masa:
M1 = M2 + M3
Base de cálculo:
M1= 100,000 kg/día
Xazucar = 0.38
Xagua = 0.62
Además tenemos:
Xazúcar = 0.74
Xagua = 0.26

60. Colocamos la información en la ecuación:
(0.38)(100,000 kg/día) = (0.74) *
M3
51,351.35kg/día solución concentrada
Despejamos M3:
(0.38)(100,00 kg/día)
M3 = ----------------------------- =
0.74

61. TRABAJO ENCARGADO GRUPAL
DESARROLLE LOS EJERCICIOS DE BALANCE DE MATERIA SEGÚN
LO APRENDIDO EN CLASE.

62. 6

63. GRACIAS