Balance de Materia Expocicion-convertido

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TECNOLÓGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE JOCOTITLAN 
INGENIERÍA QUIMICA
BALANCE DE MATERIA CON REACCIÓN QUÍMICA.
GRUPO:IF-0302
Tercer semestre
Integrantes:
Francisco Gabriel López Tapia
Ingrid Hernández Flores
Jessica Malo Mayorga
Juan José Monroy Garduño
Dania Martínez Hernández
índice
 introducción
 2. Balance de materia con reacción química.
 2.1. Conceptos básicos (Reacción, reacción química, tipos de reacciones 
químicas, rendimiento de una reacción)
 2.1.1.Reactivo limitante y reactivo en exceso 
 2.1.2. Por ciento de conversión global y en un solo paso (grado de 
conversión)
 2.1.3. Rendimiento y selectividad
 2.1.4. Reacciones de combustión, base seca y base húmeda
 Conclusiones 
 Referencias
 cuestionario
introducción
En ingeniería química frecuentemente se recurre a los 
balances para determinar las composiciones y las cantidades 
de diversos s flujos de materia que entran y salen de los 
equipos en la fabricación industrial de un producto. 
De igual forma se determinan las condiciones de temperatura y 
presión para evaluar las cantidades de energías producidas, 
transferidas o consumidas en cada proceso. Estos balances 
son fundamentados sobre el principio de la conservación de la 
materia y la energía en sistemas reales aislados para su 
estudio. 
El balance de materia o balance de masa es un cálculo que 
consiste en evaluar las cantidades de materia prima y 
productos que entran en juego en las transformaciones 
químicas o físicas de un proceso. Este cálculo permite saber el 
estados de los productos que entran, salen, son extraídos o 
son acumulados en un sistema químico o físico continuo o 
discontinuo, durante cierto periodo de tiempo y deducir su 
composición.
2.1. Conceptos básicos (Reacción, reacción química, tipos de 
reacciones 
químicas, rendimiento de una reacción)
Reacción
Acción que se genera a partir de un estimulo
Reacción química
Una reacción química es un proceso en que los enlaces químicos entre 
átomos se rompen y se forman nuevos enlaces. En este proceso intervienen 
dos tipos de sustancias: las que tenemos inicialmente y conocemos 
como reactivos y las que se obtienen después de la reacción química, 
llamadas productos. El proceso que tiene lugar se representa de forma 
simbólica mediante una ecuación química donde las fórmulas de los reactivos 
se escriben en el lado izquierdo de la ecuación y las de los productos en el 
lado derecho
Tipos de 
reacciones 
químicas
Rendimiento 
de una 
reacción
Rendimiento o conversión de una reacción Se cree equivocadamente que 
las reacciones progresan hasta que se consumen totalmente los 
reactivos, o al menos el reactivo limitante. La cantidad real obtenida del 
producto, dividida por la cantidad teórica máxima que puede obtenerse 
(100%) se llama rendimiento. 
Existen tres tipos de rendimiento relacionado con el estudio cuantitativo 
de las reacciones químicas, las cuales son: 
❖Rendimiento real: Cantidad de producto puro que se obtiene en 
realidad de una reacción dada. Compárese con rendimiento teórico. 
❖Rendimiento teórico Cantidad máxima de un producto específico que 
se puede obtener a partir de determinadas cantidades de reactivos, 
suponiendo que el reactivo limitante se consume en su totalidad 
siempre que ocurra una sola reacción y se recupere totalmente el 
producto. Compárese con rendimiento. 
❖Rendimiento porcentual: Rendimiento real multiplicado por 100 y 
dividido por el rendimiento teórico
Rendimiento 
teórico
 Rendimiento teórico: La cantidad de producto que debiera formarse si todo 
el reactivo limitante se consumiera en la reacción, se conoce con el 
nombre de rendimiento teórico. A la cantidad de producto realmente 
formado se le llama simplemente rendimiento o rendimiento de la 
reacción. Es claro rendimiento de la reacción. Es claro que siempre se que 
siempre se cumplirá la siguiente desigualdad cumplirá la siguiente 
desigualdad Rendimiento de la reacción ! rendimiento teórico
 Ejemplo
La reacción de 6,8 g de H2S con exceso de SO2, según la siguiente 
reacción, produce 8,2 g de S. ¿Cual es el rendimiento? 
(Pesos Atómicos: H = 1,008, S = 32,06, O = 16,00). 
En esta reacción, 2 moles de H2S reaccionan para dar 3 moles de S. 1)
Se usa la estequiometría para determinar la máxima cantidad de S que 
puede obtenerse a partir de 6,8 g de H2S. (6,8/34) x (3/2) x 32 = 9,6 g 2)
Se divide la cantidad real de S obtenida por la máxima teórica, y se 
multiplica por 100. (8,2/9,6) x 100 = 85,4%
2.1.1.Reactivo 
limitante y 
reactivo en 
exceso 
Reactivo limitante
 El reactivo limitante es aquel del cual tenemos en menor cantidad 
y, por lo tanto, se terminará primero al momento de la reacción 
química, dando como resultado el final de la reacción, esto quiere
decir que cuando se termine ya no se podrá seguir generando
cierto producto.
Reactivo en 
exceso
 Es a quel del cual temenos Más de lo necesario para 
que se lleve a Cabo la reacción química se podria 
desir que este no se termina de consumir sino sobra 
la cantidad varia dependiendo de el exceso limitante 
ya que puede ser mucho o poco
 Se hacen reaccionar 3 g de SiO2 (óxido de silicio) con 4,5 g de C (carbono).
 SiO2(s) + 3 C(s) => SiC(s) + 2 CO2(g
 SiO2
 M= 3 g
 PM= 60 g/mol
 Número de moles de SiO2 = 3g/(60g/mol)
 0,05 moles
 C
 M= 4,5 g
 PM= 12 g/mol
 Número de moles de C = 4,5 g/(12g/mol)
 0,375 moles
 SiO2 = 0,05 moles / 1 mol = 0,05
 Para el C = 0,375 moles/ 3 moles = 0,125
2.1.2. Por 
ciento 
deconversión 
global y en un 
solo paso 
(grado de 
conversión)
POR CIENTO DE CONVERSIÓN GLOBAL
 Es la conversión de un reactivo referido a lo que se alimenta de 
éste al proceso.
POR CIENTO DE CONVERSIÓN POR PASO 
 Es la conversión de un reactivo, referida a la cantidad que se 
alimenta de este reactivo al reactor, etapa o unidad de proceso 
donde ocurre la reacción química.
Ejemplo por 
ciento de 
conversión 
global y en 
un solo paso 
Grado de conversión es el porcentaje de la alimentación o de algún 
material clave de la alimentación que se convierte en productos de 
una reacción.
Este valor normalmente se reporta con base al reactivo limitante 
que se convierte en productos
Comparación 
de las 
Conversiones 
 Si se logran separar logran separar todos los todos los reactivos 
de reactivos de los productos 
(Eficiencia productos (Eficiencia de Separación =100%):de 
Separación =100%): % Conversión por pasión por paso < % 
Conversión Global = 100% 
 Si no se logran separar todos los reactivos os reactivos de los 
productos
(Eficiencia productos (Eficiencia de Separación< % Conversión 
Global < 100%
1.3 
rendimiento y 
selectividad
Rendimiento
Proporción generalmente porcentual en que ocurre una reacción
considerando como 100% la transformación de todos los reactantes
estequiométricamente en productos.
También se usa para referirse a la extensión de un proceso de
separación.
La diferencia a 100 corresponderá al porcentaje de reactante que sale
sin reaccionar o que reacciona de otra manera, en otra reacción o en el
caso de una separación, al componente que no se separa del todo
permaneciendo en la corriente inicial.
Selectividad
En el caso de múltiples reacciones, la relación entre los
moles de producto principal deseado, y los moles de
subproducto producido simultáneamente en el proceso.
ejemplo
2.1.4. 
Reacciones 
de 
combustión, 
base seca y 
base 
húmeda
COMPOSICI
ON EN 
BASE SECA. 
 Se habla de composición en base seca cuando en la 
composición de la mezcla se excluye el agua sin importar 
que este presente. 
 Por ejemplo, si un lodo tiene 10 % de agua en base seca 
significa que hay 10 unidades en peso de agua por cada 100 
unidades en peso de lodo seco, es decir, hay 10 lb de agua 
por cada 100 lb de todo seco. 
 Por lo tanto, la composición en base seca expresa el 
contenido de agua como un porcentaje del solido seco 
(relación entre la masa de agua y la masa de solido seco). 
COMPOSICION EN 
BASE 
HUMEDA 
 Es el cociente entre la masa de agua dentro del material y su masa 
total. 
 El contenido de humedad representa el porcentaje de masa de agua 
que contiene la muestra respecto a su masa total (mh).
 100 x (Masa de Agua/Masa Total) ; Nota: Masa Total = Masa de 
Agua + Masa Anhidra. 
 Hbs “compara” la masa de agua que contiene un material sólido con 
su masa seca. Por ejemplo un valor Hbs= 200 % significa que la 
masa de agua presente en el material es 2 veces su masa seca.
COMBUSTIBLES
: GASES, 
LIQUIDOS Y 
SOLIDOS
 Los combustibles líquidos, provienen de procesos de destilación y craqueo del petróleo, proceso
químico para obtener una proporción mayor de productos ligeros que se puedan mezclar con
combustibles. Entendemos por combustibles líquidos todos aquellos que a temperatura ambiente
están en estado líquido.
 Son peligrosos cuando su punto de inflamación es bajo, puesto que puede arder más fácilmente y
por eso deben estar mantenidos con extremo cuidado.
 Algunos ejemplos de combustibles líquidos: Resinas,Buteno,Cauchos y Cloro propano.
 Los combustibles solidos, son aquellos que queman y producen cenizas. La combustión de estos
materiales determina su calidad, y para medir la calidad se tienen en cuenta factores como el
carbono fijo, la humedad, cenizas y los materiales que son volátiles.
 Ejemplos de combustibles solidos:
 Madera. En todas sus formas, ya sea leña, astillas, briquetas o pellets, es un combustible sólido.
 Carbón. Tanto el normal como el carbón vegetal y otras variedades de carbones, cómo las antracitas,
hullas, lignitos, turbas y compuestos aglomerados o derivados como el coque.
 Papel. En cualquier forma es un combustible sólido.
 Tejidos. De la misma manera que el papel, se considera combustible sólido.
 Los combustibles gaseosos, es la mezcla que se realiza con la sustancia que provoca la combustión es 
bastante sencilla, y el proceso relativamente rápido. Los gases también cuentan con una temperatura de 
ignición además de ciertos límites para su inflamabilidad.
 Ejemplos de combustibles gaseosos: 
 Gas natural. Es un gas extraído de yacimientos subterráneos. Tiene dos variantes el gas natural licuado (GNL) y 
el gas natural comprimido (GNC). Ambos son tipos de energías limpias y ecológicas.
 Gas de hulla. Se trata de una gasificación de la hulla destinado a producir el gas de tipo gasoducto.
 Gas de alto horno. Se produce por la interacción de caliza, mineral de hierro y carbono en los altos hornos.
 Gas licuado de petróleo. El gas licuado de petróleo (GLP) también lo conocemos como autogas,se compone de 
propano y butano.
 Los combustibles y el medio ambiente tienen sus diferencias, el efecto de los combustibles en el medio 
ambiente dependerá de la cantidad de emisiones que tenga cada uno. 
COMBUSTION COMPLETA. 
 En la combustión completa se queman las sustancias combustibles hasta el máximo grado posible de oxidación. En este tipo de
reacción no se encontraran sustancias en los humos o gases de combustión.
 Las reacciones químicas en el estudio de las combustiones técnicas se emplea aire u oxigeno, y las principales son:
 C + O2 …………CO2
 CO + ½ O2 …….CO2
 H2 + ½ O2 ……..H2O
 S + O2 …………. SO2
 SH3 + 3/2 O2 …... SO2 + H2O
 Estas reacciones corresponden a reacciones completas de sustancias que pueden pertenecer a un combustible gaseoso, liquido
o solido y se expresa para 1 mol o un 1 Kmol de sustancia combustible.
 Es muy común realizar cálculos estequiometricos definiendo distintas relaciones: 
 Composición de humos secos, kg de aire / kg de combustible, kg de humos secos / kg de combustible, kg de humos húmedos / 
kg de combustible. 
 Todas estas se utilizan para efectuar un balance másico completo de la reacción de combustión
COMBUSTION 
INCOMPLETA. 
 Oxidación insuficiente que ocurre cuando el oxigeno o el tiempo disponible en el
proceso resultan inferiores a lo necesario, produciendo monóxido de carbono (CO),gas
conocido por su toxicidad al los seres vivos.
 Se caracteriza por la presencia de sustancias combustibles o también llamados
inquemados por el humo o gases de combustión. Estas sustancias generalmente son
carbono como hollín, CO,H2 y también `pueden aparecer pequeñas cantidades de los
hidrocarburos que se utilizan como combustibles.
COMPOSICION DEL AIRE 
 El aire que forma la atmosfera esta constituido por una mezcla de gases en 
proporciones constantes desde la superficie terrestre hasta los 70 km de altitud, 
formada por nitrógeno y oxigeno.
 Otros elementos presentes en el aire, aunque minotoriamente, son neón (0.0018 %), 
helio (0.00017%),metano, Kriptón (0.00014 %).
 El aire varia de acuerdo a su ubicación en las siguientes capas de la atmosfera: 
troposfera,estratosfera,mesosfera y termosfera.
 Mientras mas elevado se encuentre, menor presión y menor peso tendrá el aire. 
 El aire es menos pesado y tiene menor densidad que el agua (el aire tiene una 
densidad de 1.225 kg/m elevado a la 3 a unos 20º C de temperatura. 
 Las reacciones químicas que puede experimentar una masa de aire dependen de las 
propiedades químicas de los componentes constituyentes.
MATERIA INHERENTE. 
 Son todos los cuerpos y sustancias que no forman parte de un organismo viviente, que
no se encuentran insertos en algún ciclo de vida: nacer,crecer,reproducirse y morir.
 La materia inherente no presenta movimiento, ni voluntad, lo que demuestra una
existencia pasiva en el universo, en comparación a la activa de los seres vivos.
 Un elemento o compuesto se define como inerte cuando no reacciona químicamente.
Los gases nobles (helio (He),neón (Ne),argón (Ar), Kriptón (Kr),Xenón (Xe),radón (Rn),
tienen muy baja reactividad química, prácticamente no participan como reactivos en
ninguna reacción química, razón por la que se dice que son inertes.
El encendido de un fosforo/cerilla. Cuando la cabeza del fosforo se raspa contra una
superficie rugosa, se caliente por la fricción y desencadena una combustión rápida, que a
su vez produce una llama breve.
videos
 2.1. Conceptos básicos (Reacción, reacción química, tipos de reacciones 
químicas, rendimiento de una reacción)
 https://www.youtube.com/watch?v=_ZJsmSg48F4
 2.1.1.Reactivo limitante y reactivo en exceso 
 https://youtu.be/cPwyQaFUPAs
 https://youtu.be/olgYihEe6B8
 2.1.2. Por ciento de conversión global y en un solo paso (grado de conversión)
 https://www.youtube.com/watch?v=k6az7NTvUK8&t=157s
 https://www.youtube.com/watch?v=fhDxPBSh5CM&list=LL&index=1&t=375s
 2.1.3. Rendimiento y selectividad
https://www.youtube.com/watch?v=6tOQwCCWyoQ
https://www.youtube.com/watch?v=E1nZ6w_2WAY
 2.1.4. Reacciones de combustión, base seca y base húmeda
 https://youtu.be/g0p_4cjZtwA - Base seca y Base humeda.
 https://youtu.be/gKAawiLdpuA - Reacciones de combustion. 
https://www.youtube.com/watch?v=k6az7NTvUK8&t=157s
https://www.youtube.com/watch?v=k6az7NTvUK8&t=157s
https://www.youtube.com/watch?v=fhDxPBSh5CM&list=LL&index=1&t=375s
https://www.youtube.com/watch?v=6tOQwCCWyoQ
https://www.youtube.com/watch?v=E1nZ6w_2WAY
https://youtu.be/g0p_4cjZtwA
https://youtu.be/gKAawiLdpuA
Conclusión 
individual
Francisco Gabriel López Tapia
Pudimos observar la importancia que tienen las reacciones químicas y a su vez 
pudimos percatarnos de todos los tipos que existen y sus tipos de composición que 
tiene de este mismo los también de las contrapartes que existen al realizarlos los 
problemas que se llegan a tener ,los tipos de combustiones que se llegan a generar y 
la forma de aplicarlo en la vida diaria.
Ingrid Hernández Flores
Llegué a la conclusión de que es muy importante tener en cuenta, saber sobre sus 
fórmulas y ponerlas en práctica. Podemos decir, que la combustión es un proceso de 
oxidación rápida de una sustancia, acompañado de un aumento de calor y 
frecuentemente de luz. Los procesos de combustión liberan energía, casi siempre en 
forma de calor
Jessica Malo Mayorga
Podemos decir que lasreacciones químicas son de suma importancia ya que son 
fenómenos que vemos a diario en nuestras vidas. De igual manera has cambios 
químicos denominados reacciones químicas se representan mediante ecuaciones 
químicas.
Juan José Monroy Garduño
En este trabajo se identificó datos cuantitativos sobre balance de materia que son
importante y deben de ser calculados para llevar a cabo un mejor balance que los
resultados finales estén sustentados por un procedimiento lógico y eficaz que lleva
cierto orden utilizando ciertos pasos que van desde pasos sencillos hasta la
resolución de problemas y conversión de resultados que siempre siguen un mismo
orden de jerarquía.
Dania Martínez Hernández
Los balances de masa y energía constituyen una herramienta fundamental para el desarrollo de procesos, 
mediante el planteamiento de las leyes de conservación y los estudios planteados con anterioridad. Para 
realizar un balance de materia y energía se necesitan tomar en cuenta las conversiones y procesos y asi
analizar y obtener las cantidades de productos que salen y entran dentro de un proceso
Referencias
 https://ocw.ehu.eus/file.php/232/TEMA_2_v5.pdf
 Izquierdo, J. F., & Torres, J. F. I. (2004). Cinética de las reacciones 
químicas (Vol. 16). Edicions Universitat Barcelona.
 file:///C:/Users/Luis%20Fernando/Downloads/pdf-introduccion-al-
balance-de-materia-en-sistemas-
reaccionantes_compress%20(1).pdf
 https://esmeraldavidal.files.wordpress.com/2014/08/balances-de-
materia-felder.pdf
 http://www.criba.edu.ar/cinetica/reactores/Capitulo%207.pdf
https://ocw.ehu.eus/file.php/232/TEMA_2_v5.pdf
file:///C:/Users/Luis Fernando/Downloads/pdf-introduccion-al-balance-de-materia-en-sistemas-reaccionantes_compress (1).pdf
http://www.criba.edu.ar/cinetica/reactores/Capitulo%207.pdf
Cuestionario
 1.-¿ A que se le llama reacción química? Un proceso en que los 
enlaces químicos entre átomos se rompen y se forman nuevos 
enlaces
 2.-¿Tipos de rendimiento de una reacción? real ,teórico y porcentual
 3¿A que se le llama por ciento de conversión global? Es la 
conversión de un reactivo referido a lo que se alimenta de éste al 
proceso
 4.-¿Es el porcentaje de la alimentación o de algún material clave de 
la alimentación que se convierte en productos de una reacción?
Grado de conversión
 5.-¿Pueden aver recciones sin reactivos limitante o en 
exeso?justifica
El reactivo limitante debemos comparar la cantidad de producto que 
se obtiene con la cantidad dada de reactivo por separado. 
El reactivo que produzca la menor cantidad de producto es 
el reactivo limitante.
 6.-¿Como se le conoce a el reactivo que detiene o es menor en la reaccion?
El reactivo que se consume en primer lugar es llamado reactivo limitante, ya que la cantidad de 
este determina la cantidad total del producto formado
 7.-¿Cuáles son los datos importantes del rendimiento? moles que reaccionan y moles que 
alimentan
 8.-¿Cuáles son los datos importantes de la selectividad? Moles del producto deseado y moles del 
producto no deseado
 9.-¿cuál es el significado de combustión??
Es una reacción violenta de oxidación entre un-COMBUSTIBLE y OXÍGENO, y cuya finalidad 
principal
es la obtención de ENERGÍA EN FORMA DE CALOR (Q)
 10.-¿Cuál es la diferencia entre combustión completa y combustión incompleta? En la combustión 
completa, El carbono pasa a su máximo estado de oxidación(+4). En la combustión incompleta, El 
carbono pasa a un estado de oxidación intermedio (+2)