BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA


BALANCES DE MATERIA Y ENERGIA
 
UNIDAD 1.- Balances de Materia sin Reacción Química en Flujo Continuo.
1.1   INTRODUCCION
1.1.1.- Importancia de los balances de masa y energía en Ingeniería Química.
 
Entre las muchas materias que forman la carrera 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 los requerimientos de materiales y energéticos necesarios para la obtención de un producto. Además, estas técnicas llegan a dar una idea de lamagnitud 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 unidades o un proceso completo) se puede escribir de manera general como :
 
E-S+P-C=A
 
Entrada - Salida + Producto – Consumo = Acumulación
 
Esposible 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 las unidades de la cantidad balanceada dividida entre la unidad de tiempo (personas/año, barriles/día, etc.). Éste es el tipo de balance que por logeneral se aplica a un proceso continuo. (Ver ejemplo 4.2-1 Felder-Rousseau 3ra. Ed.)
 
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 dosinstantes 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. En esencia, son dibujos que ayudan a entender cómo se lleva a cabo el flujo de materiales o de energía en unproceso 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 de flujo es indispensable para hacer los balances de masa y energía en un proceso o en una planta, asícomo 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 y salidas. Sobre el rectángulo se suele poner la indicación de lo que representa el rectángulo, mientrasque 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 de líneas de unión. Para representar los equipos se usan símbolos que recuerdan el equipo olos equipos usados. Las propiedades físicas, las cantidades, temperatura y las presiones de los materiales son parte importante de estos diagramas, éstos valores se indican en 3 formas: poniendo sobre cada línea los datos, identificando cada línea con un número que se refiere a una lista sobre el diagrama o mostrando todo el una hoja de tabulación. Éstos dibujos se usan por las siguientes razones...