El documento trata sobre los principios de ingeniería de producción, en particular sobre el balance de materia. Explica que el balance de materia se utiliza para analizar procesos en los que no hay reacciones químicas, con múltiples subsistemas o con reciclaje. También describe cómo realizar balances de materia para determinar flujos desconocidos mediante la representación del proceso como diagrama de flujo y el establecimiento de ecuaciones de balance.

1. INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN Principios de Ingeniería

3. La Materia no se crea ni se destruye Sistema para el cual se realiza el balance de masa Flujos de Entrada Flujos de Salida = - + - Acumulación dentro del sistema Entrada por las fronteras del sistema Salida por las fronteras del sistema Generación dentro del sistema Consumo dentro del sistema

4. = - + - 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 fronteras del sistema Salida por las fronteras del sistema Generación dentro del sistema Consumo dentro del sistema

5. 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. Ejercicio 1 Espesador 100 Kg 70 Kg ? Lodos húmedos Lodos deshidratados Agua

9. Balances de Materia Sin Reacción Química Ejercicio 2 Balance de Materia en un proceso continuo de destilación Se separan por destilación en dos fracciones, 1000 kg/h de una mezcla de benceno y tolueno que contiene 50 % de benceno en masa. El flujo másico de benceno en la corriente superior es de 450 kg/h y la de tolueno en la corriente inferior es de 475 kg/h. La operación se lleva a cabo a régimen estacionario. Formular balances para el benceno y el tolueno a fin de calcular los flujos desconocidos de los componentes en las corrientes de salida.

10. Balances de Materia Sin Reacción Química Ejercicio 3 Balance de Materia en un proceso de Separación usando Membranas Las membranas representan una tecnología nueva para separar gases. Una aplicación que ha llamado la atención es la separación de oxígeno y nitrógeno del aire. La figura ilustra el proceso. ¿Cuál es a composición del flujo de desecho si éste equivale al 80 % de la entrada? Entrada 21 % mol O 2 79 % mol N 2 Flujo Salida 25 % mol O 2 75 % mol N 2 Corriente de desecho MEMBRANA Lado Alta Presión Lado Baja Presión

11. Balances de Materia en Unidades Múltiples Diagrama de Flujo de un proceso de dos unidades Alimentación 1 Alimentación 2 Alimentación 3 Producto 1 Producto 2 Producto 3 Unidad 1 Unidad 2 A B C D E Se realizan balances de materia para los subsistemas (B, C, D y E) y para el sistema completo (A) B, D son puntos de mezcla

12. Balances de Materia en Unidades Múltiples Ejercicio 4 Balance de Materia en un proceso de destilación de dos unidades A continuación puede apreciarse en la figura el diagrama de flujo rotulado para un proceso continuo, en estado estacionario, de destilación en dos unidades. Cada corriente contiene dos componentes –llamados A y B- en diferentes proporciones. Tres corrientes cuyos flujos y composiciones o ambos no se conocen se rotulan como 1, 2 y 3. Calcular los flujos desconocidos y sus composiciones para las corrientes 1, 2 y 3

13. Balances de Materia en Unidades Múltiples Ejercicio 4 100 kg/h 0,5 kg A/kg 0,5 kg B/kg 40 kg/h 0,9 kg A/kg 0,1 kg B/kg Unidad 1 Unidad 2 1 2 3 30 kg/h 0,6 kg A/kg 0,4 kg B/kg 30 kg/h 0,3 kg A/kg 0,7 kg B/kg