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Balances de masa y energíA

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BALANCES DE MASA Y ENERGÍA

 

RODRIGO LONDOÑO GARCÍA

 

 

 

 

 

52 

Balances de masa y energía 

de  equilibrio  para  estas  reacciones  es  la  que  corresponde  al  consumo  completo  del  reactivo 

limitante. Otras reacciones son reversibles, es decir, los reactivos forman productos y los productos 

reaccionan en sentido opuesto para volver a formar los reactivos. Se alcanza un punto en el que 

las velocidades de las dos reacciones son iguales. En este punto, las composiciones no cambian 

y la mezcla de reacción se encuentra en equilibrio químico. 

En algunas reacciones químicas, los productos pueden reaccionar con los reactivos iniciales dando 

lugar  a  productos  no  deseados.  Estas  reacciones  se  llaman  reacciones  adyacentes  y  en  estos 

casos se usan dos términos para describir el grado en el que la reacción deseada predomina sobre 

las reacciones adyacentes: Rendimiento y selectividad

Rendimiento:  (Moles  formadas  de  producto  deseado)/  (Moles  que  se  formarían  si  no  hubiera 

reacciones adyacentes y si el reactivo limitante reaccionara completamente). 

Selectividad: (Moles formadas de producto deseado)/ (Moles formadas de producto no deseado). 

En el análisis de reactores químicos con separación de productos y recirculación de los reactivos 

no consumidos, se utilizan dos definiciones de conversión de reactivos: 

Conversión global = (ERP– SRP) / ERP 

ERP: Entrada de reactivos al proceso. 

SRP: Salida de reactivos del proceso. 

Conversión en una sola etapa = (ERR – SRR) / ERR  

ERR: Entrada de reactivos al reactor. 

SRR: Salida de reactivos del reactor. 

Para resolver problemas de balances de masa en procesos con reacciones químicas, se pueden 

usar diferentes balances: 

Balance para la masa total. Tiene la forma “entrada = salida”, ya que no se tienen en cuenta las 

reacciones químicas que suceden. 

Balance para cada reactivo o para cada producto. Contiene un término de producción si se trata 

de un producto o un término de consumo si se trata de un reaccionante. 

Balance para cada átomo participante en la reacción. Los balances de especies atómicas tienen la 

forma “entrada = salida” ya que los átomos no se crean ni se destruyen en una reacción química. 


BALANCES DE MASA Y ENERGÍA

 

RODRIGO LONDOÑO GARCÍA

 

 

 

 

 

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Balances de masa y energía 

 

2.2 EJERCICIOS: 

2.2.1

 En el proceso ordinario para la fabricación de ácido nítrico, se trata nitrato sódico  con un 

ácido sulfúrico acuoso que tiene 95% de H

2

SO

4

 en masa. Para que la pasta que resulta pueda 

fluidizarse, es conveniente emplear ácido suficiente de forma que haya un 34% de H

2

SO

4

 en peso 

en la pasta final. Este exceso de H

2

SO

4

, en realidad estará combinado con el sulfato de sodio en 

la pasta formando sulfato ácido de sodio, aunque para efectos de cálculo puede considerarse como 

ácido libre. Puede suponerse que la pasta contiene 1,5% de agua en peso y que el resto del agua 

sale con el HNO

3

 producido. Puede suponerse que la reacción es completa y que el 2% del HNO

3

 

formado permanece en la pasta. El NaNO

3

 utilizado es puro y está seco. 

(a)  Calcule el peso y la composición porcentual de la pasta formada por 100 lb  de nitrato sódico 

cargado. 

(b) Calcule el peso de ácido diluido que ha de emplearse por 100 lb de nitrato sódico. 

(c)  Calcule la composición de la solución acuosa de HNO

3

 producida por 100 lb de nitrato sódico 

cargado. 

 

Base de cálculo: 100 lb de nitrato sódico. 

La reacción química es: 

2NaNO

3

 + 1H

2

SO

4

 → 1Na

2

SO

4

 + 2HNO

                                                                                                                                       

                                                                                                

 

 

                                                              

 

Moles de NaNO

3

 = 100 lb * (1lbmol/85 lb) = 1,176 lb mol. 

Moles producidas de HNO

3

 = 1,176 lb mol. 



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