Taller 3 - Balance DE Materia CON Reacción Y Balance DE Energía

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Programa de Ingeniería Industrial 
Facultad de Ingeniería 
 
TALLER DE BALANCE DE MATERIA CON REACCIÓN QUÍMICA Y BALANCE DE ENERGÍA 
PROCESOS INDUSTRIALES I 
MSc. Nelly Bibiana Morales Posada 
 
PARA BALANCE DE MATERIA CON REACCIÓN QUÍMICA MUESTRE: 
A) Diagramas de bloques para cada uno de los ejercicios propuestos, incluya todas las variables, 
corrientes y bases de cálculo exigidas. Tenga en cuenta lo visto en clase. 
B) Reacción química balanceada. 
C) TODOS los cálculos que sean necesarios, mostrando siempre las unidades, balance general y 
balance por cada sustancia química (reactivo y/o producto) balance por cada átomo o
participante en la reacción. Tenga en cuenta mostrar conversión de unidades donde se 
requiera. 
 
PARA BALANCE DE ENERGÍA MUESTRE: 
A) Diagramas de bloques para cada uno de los ejercicios propuestos, incluya todas las variables, 
corrientes y bases de cálculo exigidas. Tenga en cuenta lo visto en clase. 
B) TODOS los cálculos que sean necesarios, mostrando siempre las unidades. Tenga en cuenta 
mostrar conversión de unidades donde se requiera. 
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BALANCE DE MATERIA CON REACCIÓN QUÍMICA 
1. El acetaldehído (etanal) se puede transformar en ácido acético mediante oxidación con aire. 
Determinar los caudales A, G, P, C y R en moles, así como la composición de G, si la corriente F 
es igual a 100 moles y el aire se encuentra en un 50% en exceso sobre el teórico (suponiendo 
como teórico la reacción al 100%). La conversión real es del 90%. 
 
 
2. Se emplea aire en un 40% en exceso para quemar 100 moles/h de etano ( ). Si la conversión C2H6
del etano es del 90%; del etano quemado, 20% reacciona para formar CO y el resto para formar 
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CO2. Calcule el flujo de aire alimentado y la composición del gas de combustión en base 1) 2)
seca. 
Base de cálculo: 100 moles de etano alimentados. 
 
3. La azúcar refinada (sacarosa) se puede convertir en glucosa y fructosa mediante el proceso de 
inversión según la reacción siguiente: 
 
A la combinación de glucosa y fructosa se denomina azúcar invertida. Si en un proceso para la 
inversión de azúcar refinada ocurre una conversión del 90% de la sacarosa en una pasada por el 
reactor. ¿Cuál será el flujo de reciclaje por cada 100 lb de alimentación nueva de la disolución de 
sacarosa que entra al proceso como se muestra en la figura? ¿Cuál será la concentración de la 
azúcar invertida (I) en el flujo de reciclaje y en el flujo de producto? Las concentraciones de los 
componentes en el flujo de reciclaje y en el flujo de productos son las mismas. 
 
 
BALANCE DE ENERGÍA 
4. Se quieren precalentar 15000 kg/h de un aceite térmico mineral en un intercambiador de calor 
de tubos y coraza con agua como fluido de refrigeración que entra y sale a razón de 3000 kg/h. 
Si la temperatura del agua a su llegada al intercambiador es de 95 °C y al dejarlo es de 30 °C, y 
la temperatura inicial del aceite es de 10 °C. Calcular a que temperatura abandonará el aceite el 
intercambiador. 
Datos: C = 2.011 kJ/kg °C; C = 4.2 kJ/kg °C. P-aceite P-agua
 
5. Determine el calor que debe suministrarse a un flujo de 120 kg/h de agua líquida para elevar su 
temperatura de 20°C a 35°C. Considere que el sistema no tiene pérdidas de calor, además, tome 
la temperatura de referencia 0°C y el C del agua líquida con el valor constante de 1 kcal/kg°C. p
 
6. Se calienta una masa de almidón de yuca fluidizado para ser usado posteriormente en la 
elaboración de snacks desde una temperatura de 13 °C hasta 45 °C, usando agua a una 
temperatura de 87 °C. Si la cantidad de almidón en el tanque de calentamiento es de 1500 kg. 
Calcule ¿Cuál será la cantidad de agua en m3 utilizada si la temperatura del agua saliente es de 
60 °C? 
 
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Datos: C : 0.875 kcal/kg °C; C : 1 Kcal/kg °C; = 1000 kg/m P-almidón P-agua ρagua 3
 
Bibliografía recomendada: 
1. David M. H. (1997). Principios básicos y cálculos en Ingeniería Química. México. Prentice-Hall. Hispanoamericana S.A. 
2. Folder, R. M. (2013). Principios elementales de los procesos químicos. México: Limusa Wiley. 
3. Izquierdo J.F. (2015). Introducción a la Ingeniería Química. Problemas resueltos de Balances de Materia y Energía. Barcelona. 
Editorial Reverté. 
4. Reklaitis, G. V., & Schneider, D. R. (1986). Balances de materia y energía. Interamericana. 
5. Valiente, A., & Stivalet, R. P. (1997). Problemas de balance de materia. México: Alhambra Mexicana.