UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA E.A.P. Ingeniería Agroindustrial Agroindustrial Balance de materia y Energia “Año de la integración nacional y el reconocimiento De nuestra diversidad”
Universidad nacional del santa
Balance de materia y Energía para la manzana chilena
“
”
Docente:
Jorge Dominguez Castañeda
Integrante:
Cortez Cortez Danco
Hernandez Malca Karen
Sanchez Carbajal Esther
Velasquez Ruiz Anggie Villanueva Perez Jampier Fernandez Quispe Osharina
Ciclo: VI
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I.
INTRODUCCION
Una de las tareas en las que utiliza más tiempo el ingeniero consiste en la acumulación de datos de las propiedades físicas, que son necesarias para estimar la velocidad de los procesos de transportes de cantidad de movimiento, transmisión de calor, transferencia de materia, cinética de las reacciones químicas, así como equilibrios físicos y químicos. Dentro de las industrias de procesos, los balances de materia y energía son importantes auxiliares en el diseño, control, optimización y evaluación económica de los procesos propuestos y existentes, así como de decisiones sobre las operaciones que se presentan a diario, por lo que tienen repercusión directa en la producción y en la situación financiera de las compañías; en consecuencia que el profesional técnico desarrolle los conocimientos, habilidades y actitudes que le permitan realizar el cálculo de balances de materia y energía con la exactitud requerida. Los sistemas industriales se representan a través de un diagrama de flujo, él que corresponde a un conjunto de operaciones unitarias interconectadas a través de un circuito de corrientes de materia y energía, de acuerdo a una estructura y organización definida. Un proceso industrial corresponde a la transformación o modificación de las propiedades de una corriente en un producto comercial o corriente efluente de interés. La estrategia de diseño de procesos consiste en: a) obtener la información delas características del producto de interés, b) elegir y seleccionar los recursos, insumos, materias primas, materiales y suministros energéticos junto con las tecnologías de procesamiento, c) integrar toda esta información en un diagrama de flujos que especifique los equipos, interconexiones y corrientes de entrada y salida del proceso productivo. También se deben especificar las condiciones de operación y los valores de flujo y composición de las principales corrientes del proceso. Los balances de materia y de energía se basan en las leyes la conservación de la masa y la energía. Estas leyes indican que la masa y energía son constantes y que por lo tanto la masa y la energía entrante a un proceso, deben ser iguales a la
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masa y energía salientes a menos que se produzca una acumulación dentro del proceso II.
MARCO TEORICO
BALANCE DE MATERIA
El balance de materia es un método matemático utilizado principalmente en Ingeniería Química. Se basa en la ley de conservación de la materia (la materia ni se crea ni se destruye, solo se transforma), que establece que la masa de un sistema cerrado permanece siempre constante (excluyendo, las reacciones nucleares o atómicas en las 2 que la materia se transforma en energía según la ecuación de Einstein E=mc , y la materia cuya velocidad se aproxima a la velocidad de la luz). La masa que entra en un sistema debe salir del sistema o acumularse dentro de él, así:
Los balances de materia se desarrollan comúnmente para la masa total que cruza los límites de un sistema. También pueden enfocarse a un elemento o compuesto químico. Cuando se escriben balances de materia para compuestos específicos en lugar de para la masa total del sistema, se introduce un término de producción (que equivale a lo que se genera en la reacción química menos lo que desaparece):
El término de producción puede utilizarse para describir velocidades de reacción. Los términos de producción y acumulación pueden ser tanto positivos como negativos Los balances de materia pueden ser integrales o diferenciales. El balance integral se enfoca en el comportamiento global del sistema, mientras que el diferencial lo hace en los mecanismos dentro del sistema (los cuales, a su vez, afectan al comportamiento global). En los casos más simples, el interior del sistema se considera homogéneo (perfectamente mezclado). Para poder hacer un balance integral de materia, primero se deben identificar los límites del sistema, es decir, cómo el sistema está conectado al resto del mundo y cómo el resto del mundo afecta al sis tema. También pueden clasificarse de la siguiente forma:
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Balance de masa global o total: se realiza en todo el sistema, considerando las masas totales de cada una de las corrientes de materiales. Balance parcial: se realiza en los subsistemas, considerando un determinado componente en cada una de las corrientes. Balance molar: si en el sistema no se originan cambios químicos. Balance atómico: si en el sistema hay cambios químicos. Balance volumétrico: si no se originan cambios de estado.
BALANCE DE ENERGIA
La energía total de un sistema corresponde a la sumatoria de tres tipos de energía: 1.- Energía Interna: toda energía que posee un sistema que no sea cinética ni potencial, tal como la energía debida al movimiento relativo de las moléculas respecto al centro de masa del sistema o energía debida a la vibración de las moléculas o la energía producto de las interacciones electromagnéticas de las moléculas e interacciones entre los átomos y/o partículas subatómicas que constituyen las moléculas. Recordemos que al estudiar balances de materia, definimos un proceso cerrado como aquel proceso en el que no hay transferencia de materia con los alrededores mientras el mismo se lleva a cabo. Sin embargo, nada dice de la transferencia de energía o sea, en este sistema, la energía puede ser intercambiada con los alrededores (el sistema puede recibirla o entregarla) y seguir siendo cerrado. Las dos formas de energía en tránsito son calor y trabajo. Calor: energía que fluye como resultado de una diferencia de temperatura entre el sistema y sus alrededores. La dirección de este flujo es siempre de la mayor temperatura a la menor temperatura. Por convención, el calor es positivo cuando la transferencia es desde los alrededores al sistema (o sea, el sistema recibe esta energía)
III.
OBJETIVOS: Realizar el balance de materia del proceso de la manzana ya terminado. Analizar y poner en práctica las diferentes fórmulas dadas en clase para poder expresar los resultados.
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MATERIALES:
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Cuchillos y tabla
Lejia
Manzana chilena
Balanza
Bandejas
Secador
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Recepcion
Lavado
Cortado 1
Escaldado
Seleccion
Cortado 2
Secado
Producto final
Procedimiento:
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Seles dejo en reposo por dos horas aproximadamente y luego fueron embolsadas y pesadas.
Secado: Se introdujeron a la Secadora Dotalugger
pesado: se pesaron y se separon los deshechos.
Cortado 2: Se volvieron a cortar las manzanas en trozos mas pequeños y uniformes. seleccion: Se seleccionaron y separon las manzanas en mal estado. Escaldado: Se escaldaron las manzanas, previamente cortadas. lavado: Se lavaron las manzanas con agua clorada.
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RESULTADOS: Para hallar el porcentaje de humedad de la manzana :
Se peso la pulpa de la manzana
Se puso a la estufa por 1 hora y media
Se peso la pulpa seca
Se halla el procentaje de humedad
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Balance de materia
Aire húmedo T = 50°C %Humedad = 60
Vapor T= 50°C %Humedad = 60
Manzana chilena M2 = 40130.17 % H producto = 81.26 %= 3118.69 gr %H.S = 18.74% = 1011.42 gr T =24.1 °C
Producto final: SECADO POR BANDEJA
M3= 927.41 gr % H= 10% = 92.741 gr %M.S = 90% = 834.669 gr
Aire caliente seco T = 27°C % Humedad = 45 Flujo = 20 hrz
[ ] [] [ ]
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Calculo del Cp:
Reemplazando:
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Calculando “masa aire” :
Entalpias aire como gas ideal:
Q aire:
) ( 12
Velocidad de entrada
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA E.A.P. Ingeniería Agroindustrial Balance de materia y Energia Reemplazando en la ecuación general:
CONCLUSIONES
Finalizada la práctica apreciamos la conservación de la materia, esto realizando un balance de materia. con los procedimientos de balance energético se puede calcular el consumo del vapor, esto nos puede servir para hacer una balance económico lo cual nos puede llevar a la buena toma de decisiones. Con la práctica desarrollada se determinó la tecnología para el deshidratado de la manzana y con ella analizar su balance de materia y energía.
El
balance
de
materia
y
energía
están
dadas
por
leyes
que
indican que la masa yenergía son constantes y que por lo tanto la masa y la energ ía entrante a un proceso deben ser iguales a la masa y energía salientes. Finalizada la práctica nos dimos cuenta que gracias al balance de materia nosotros podemos conocer tanto los flujos que entran como los flujos que salen.
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