Importancia de los balances de materia y energía

Importancia de los balances de materia y energía. Los balances de materia y energía son contabilidad de entradas y salidas de materiales y energía de un proceso o de una parte de este. Estos balances son importantes para el diseño del tamaño de aparatos que se emplean y para calcular su costo. Si la planta trabaja, los balances proporcionan información sobre la eficiencia de los procesos. Los balances de materia y energía se basan en las leyes de la conservación de la masa y la energía. Estas leyes indican que la masa y energía son constantes y por lo tanto la masa y la energía entrante a un proceso, deben ser iguales a la masa y energía salientes a menos que produzca una acumulación dentro del proceso. La teoría de estos balances es muy sencilla, pero su aplicación puede ser muy complicada, a menos que se tenga una metodología adecuada para resolver estos problemas.

ECUACIÓN GENERAL DE BALANCE Empleando el principio de conservación de la masa, un balance de masa se expresa como:

Entrada + generación - salida - consumo = acumulación La ecuación de balance se formula para cualquier material que entra o sale en cualquier sistema de proceso. 

Balance de masa en sistemas en régimen estacionario. Cuando en un proceso, la cantidad de materia entrante es igual a la cantidad de materia saliente se dice que el proceso trabaja a régimen permanente o estacionario.

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En el régimen no permanente o transitorio las condiciones varían con el tiempo. Los Procesos de estado inestable son aquellos en los que el flujo de calor, la temperatura o ambos varían con el tiempo en un punto fijo.

BALANCES SIMPLES DE MASA.- Aquellos en los que no hay reacción química o en los que no se necesita alguna ecuación o gráfica de equilibrio físico para su resolución, y en que, además, el régimen de operación es permanente. En general se pueden presentar los siguientes casos.

a) b) c) d) e) f)

Mezclado Separación Contacto a contracorriente Contacto en paralelo Balance con recirculación Balance con derivación 1.3.2.1.- MEZCLADO.- Los balances simples de mezclado se presentan cuando dos corrientes se unen para dar una o más corrientes de salida. En el caso más simple tendremos: 1.3.2.2.- SEPARACION.- Este tipo de balance se efectúa en procesos o equipos en los que hay una corriente de entrada y dos corrientes de salida: 1.3.2.3.- CONTACTO A CONTRACORRIENTE.- En este tipo de balance se tienen dos corrientes de entrada y dos de salida y dichas corrientes viajan en direcciones opuestas en el proceso o en el equipo. 1.3.2.4.- CONTACTO EN PARALELO.- Existe cuando se tienen dos corrientes de entrada y dos corrientes de salida que viajan en la misma dirección dentro del proceso o del equipo. 1.3.2.5.- BALANCES CON RECIRCULACION.- En ciertos procesos es necesario retroalimentar el material a la unidad de que proviene, con objeto de enriquecer los productos, reprocesar el material que no sufrió cambios, aumentar rendimientos, etc. En estos procesos los balances de materia son una combinación de balances de separación y mezclado. 1.3.2.6.- BALANCES CON DERIVACION.- En ciertos tipos de procesos la corriente principal se divide en dos corrientes paralelas: una que alimenta al equipo, y otra que se mezcla con la corriente que sale del equipo. El objeto de esta separación es el de mantener una uniformidad en la concentración de descarga. También se logra con esta operación tener equipos de tamaño mas reducido de los que se tendrían si se alimentara toda la corriente. Los balances que se presentan son parecidos a los de recirculación.

http://issuu.com/yoly10/docs/tema_2._balance_materia_sin_reaccion