Balances de materia con_2013_2014

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Fundamentos de Ingeniería de los alimentos 
Grado en Ciencia y Tecnología de los Alimentos 
 
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Balances de materia con reacción 
química en estado estacionario 
Problemas propuestos 
1) Se queman 1000 mol/h de etano, C6H6, empleando aire con un 50% en exceso sobre el 
teórico necesario. Si la conversión es del 100%, calcular la composición de los gases de 
salida. 
Solución: Oxígeno 6,6%; nitrógeno 74,53%; dióxido de carbono 7,55% y agua 11,32% (Estos 
porcentajes son en volumen o en moles. En masa los porcentajes son diferentes, ya que cada 
gas tiene su propio peso molecular) 
Nota: Este problema se puede abordar haciendo un balance con moles o bien haciendo un 
balance en masa, tan solo pasando los 1000 moles/h de etano a kg/h de etano, empleando el 
peso molecular del etano como factor de conversión. Sería conveniente practicar con las dos 
formas. 
2) Se quema gas de síntesis (mezcla de monóxido de carbono, CO, e hidrógeno, H2) 
empleando aire con un 35% de exceso sobre el teórico necesario. Los gases de salida 
tienen la siguiente composición: 
Componente % en moles 
CO 0 
H2 0 
CO2 16.15 
H2O 10.77 
O2 4.71 
N2 68.37 
Total 100.00 
 
Con esta información determinar el caudal molar de aire, A, la composición del gas de síntesis 
empleado (x e y), y caudal de ese gas de síntesis si se parte de una base de cálculo de 100 
moles/h de gases de combustión. 
Solución: Aire, A=86.54 mol/h; monóxido de carbono en el gas de síntesis, x=0.40 (40% en 
moles); hidrógeno en el gas de síntesis, y=0.60 (60% en moles); y caudal del gas de síntesis, 
F=26.91 mol/h 
3) 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%. 
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Soluciones: R=11,11 mol; A=370.3 mol; P=100 mol; G=320.37 mol; C=431.48 mol; 8,7% de 
oxígeno y 91,3% de nitrógeno. 
Nota: Este problema se puede realizar con cualquiera de los métodos, pero usando moles 
es más conveniente. 
 
4) Los ácidos grasos se pueden obtener a partir de los triglicéridos mediante hidrólisis en 
autoclave. Si tratamos 10.000 kg/h de estearina (triestearato de glicerilo) con el doble de 
agua respecto de la teórica en un autoclave, se obtiene ácido esteárico y glicerina. Calcular 
el caudal de agua en kg/h que se necesitan, el caudal de ácido esteárico producido y la 
glicerina liberada. 
Soluciones: 1213 kg/h de agua; 9573 kg/h de ácido esteárico y 1640 kg/h de glicerina. 
Nota: El problema está planteado para hacerlo en masa, pero se puede resolver igualmente 
bien pasando los datos a moles y trabajar con moles e incluso con átomos, ya que también se 
puede resolver de esta forma (Hay tres incógnitas y tres átomos)