balance de materia y energia

2.4.3 balance de materia y energía
Los balance de materia y energía son una 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 los equipos que se emplean y para calcular sus costos. Si la planta trabaja, los balances proporcionan información sobre la eficiencia de los procesos, se basan enla ley de la conservación de la materia y la energía, esta leyes indican que la masa y la energía son constantes y que por lo tanto la masa y la energía entrante a un proceso, deben ser iguales ala masa y la energía salientes a menos que se produzca una acumulación dentro del proceso.
Importancia de los balances de masa y energía en Ingeniería Química.
Entre las muchas materias que forman lacarrera de Ingeniería Química, están los balances que, sin lugar a dudas, forman la base de los conocimientos de esta técnica. Ellos no son más que, como su nombre indica, un proceso contable en el que se mide tanto la materia como la energía entrante y saliente, de manera que se balanceen o igualen las entradas con las salidas.
 
Mediante estas técnicas, los ingenieros químicos pueden calcular losrequerimientos de materiales y energéticos necesarios para la obtención de un producto. Además, estas técnicas llegan a dar una idea de la magnitud que deberán tener los equipos y maquinaria con la que deberá producirse ese bien.
 
El balance de una cantidad que se conserva (masa total, masa de una especie determinada, energía) en un sistema (una sola unidad de proceso, un conjunto de unidadeso un proceso completo) se puede escribir de manera general como:
 
E-S+P-C=A
 
Entrada - Salida + Producto – Consumo = Acumulación
 
Es posible escribir dos tipos de balances:

1.- Balances diferenciales o que indican lo que ocurre en un sistema en un sistema en un instante determinado. Cada término de la ecuación de balance es una velocidad (de entrada, de generación, etc.) y se da en lasunidades de la cantidad balanceada dividida entre la unidad de tiempo (personas/año, barriles/día, etc.). Éste es el tipo de balance que por lo general se aplica a un proceso continuo.
 
2.- Balances Integrales o que describen lo que ocurre entre dos instantes determinados. Cada término de la ecuación es una porción de la cantidad que se balancea y tiene la unidad correspondiente (personas,barriles, etc.). Éste tipo de balance suele aplicarse a procesos intermitentes o por lotes, y los dos instantes determinados son: el momento después de que se realiza la alimentación y el momento anterior al que se retire el producto.

1.1.2.- Elaboración y Rotulación de datos en Diagramas de Flujo de procesos químicos.
 
Los diagramas de flujo son ampliamente usados en ingeniería química. Enesencia, son dibujos que ayudan a entender cómo se lleva a cabo el flujo de materiales o de energía en un proceso o en un equipo.
El inicio de la solución de un problema es la traducción de un enunciado al lenguaje de la ingeniería química, y parte de este lenguaje son los diagramas de flujo y los signos que simbolizan las características más importantes de las corrientes manejadas.
Un diagrama deflujo es indispensable para hacer los balances de masa y energía en un proceso o en una planta, así como para comenzar el estudio sobre el mejoramiento y utilización de los equipos.
 
 
 
Diferentes tipos de diagramas de flujo:
 
a).- Diagramas de bloques o cajas.- En ellos se presenta el proceso o las diferentes partes de un proceso por medio de cajas o rectángulos que tienen entradas ysalidas. Sobre el rectángulo se suele poner la indicación de lo que representa el rectángulo, mientras que sobre las líneas que representan corrientes de entrada o salida se indica la naturaleza de estas corrientes, (sustancia, flujo, temperatura, presión, concentración, etc.).
 
 
 


 
b).- Diagramas con equipo.- En éstos se muestran las interrelaciones entre los equipos mayores por medio...