UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA PI – 111/B Docente Dr. Ing. Abel Vergara Sotomayor Seguridad en procesos químicos Seguridad en procesos químicos Seguridad en procesos químicos Estequiometría de la reacción química Diagrama entrada - salida Condiciones de procesos preliminares Diagrama de flujo de bloque genérico DIAGRAMAS DE FLUJO Balance de material preliminar Diagrama de flujo de bloques ( BFD ) Balance de materia y energía y especificaciones de equipo Diagrama de flujo de proceso ( PFD ) Información mecánica e instrumentación Diagrama de tuberías e instrumentación ( Ρ&ID ) DIAGRAMA DE FLUJO EN BLOQUE ENTRADA-SALIDA Hidrógeno ( H2 ) Metano ( CH4 ) C6H5CH3 + H2 Tolueno ( C6H5CH3 ) C6H6 + CH4 Benceno ( C6H6 ) DIAGRAMAS DE FLUJO CORRIENTES Y AUXILIARES Analysis, Synthesis, and Design of Chemical Processes Richard Turton Richard C. Bailie Wallace B. Whiting Joseph A. Shaeiwitz DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO EN BLOQUES RECICLO Productos Alimentación PREPARACIÓN ALIMENTACIÓN AL REACTOR REACTOR PREPARACIÓN ALIMENTACIÓN AL SEPARADOR SEPARADOR Subproductos CONTROL AMBIENTAL Descarga al ambiente El diagrama de bloques representa uno o varios equipos Balance de Materia y Energía es un curso básico de la ingeniería de procesos Conventional scale-up procedure (production data apply to bulk chemicals) CONCEPTOS MOL Según el Comité Internacional de Pesas y Medidas es la cantidad de una sustancia que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 12 g de Carbono 12, o sea 6.023 x 1023 ( mol ). DENSIDAD Es la razón de la masa ( de un material ) por unidad de volumen ( del material ). CONCENTRACION Es la razón de una cantidad de material dentro de un conjunto de materiales, y estas son : Porcentaje en volumen Fracción molar Solubilidad Porcentaje en peso Molaridad Partes por millón Normalidad La concentración de los gases se da en fracción molar, a menos que se indique específicamente otra cosa. La concentración de los sólidos y líquidos se da en porcentaje en peso, a menos que se indique específicamente otra cosa. TEMPERATURA PRESIÓN Relationships among the absolute, atmospheric, gage and vacuum pressures CONVERSIÓN DE UNIDADES La conversión de unidades se realiza multiplicando cualquier número y sus unidades por factores de conversión. Los factores de conversión son razones adimensionales con diferentes sistemas de unidades o de sistemas diferentes que son iguales a 1 u otros.. Ejemplo El hacer vino conlleva a una serie de reacciones complejas, la mayoría de las cuales son realizados por microorganismos. La concentración inicial de azúcar determina el contenido de alcohol y dulce del vino. La densidad al inicio del proceso se ajusta en el tiempo de almacenamiento hasta alcanzar la calidad deseada del vino. La densidad al inicio del proceso es 1.075 g / cm3 y contiene 12.7% de azúcar. Si todo el azúcar se asume como C12H22O11, determinar : a.- kg de azúcar / kg de H2O b.- lb de solución / ft3 de solución c.- g de azúcar / L de solución Solución Relación que expresa lo mismo que el 1er término pero en fracción de H2O 12.7 kg azúcar + 87.3 kg H2O a.12.7 kg azúcar + 87.3 kg H2O Relación que expresa lo mismo que el 1er término pero en fracción de H2O b.1 1 c.1 Dato CONSISTENCIA DIMENSIONAL Ambos lados de las ecuaciones deben ser dimensionalmente consistentes o iguales. Ejemplo Un manual indica que el grabado de microchips se ajusta aproximadamente a la relación d = 16.2 - 16.2 e-0.021 t t < 200 donde " d " es la profundidad del grabado en micras ( micrómetros μm ) y " t " es el tiempo de grabado en segundos ¿ Qué unidades se asocian a los números 16.2 y 0.021 ? y convierta la relación de modo que " d " se exprese en pulgadas y " t " en minutos. Solución Como " d " está en μm y e-0.021 t es adimensional, entonces para que la igualdad de los términos de la ecuación se establezca las unidades de los coeficientes 16.2 es μm. 1 1 1
