balance materia y energia

BALANCE DE MATERIA
Es la contabilización de los materiales que entran, que se procesan y que salen de un proceso industrial con respecto a una unidad de tiempo de procesamiento.
La materia y la energía no se crean ni se destruyen sino que se transforman ,por lo tanto se puede plantear la siguiente ecuación:
MATERIALES QUE ENTRAN = MATERIALES QUE SALEN
Los balances de materia se desarrollancomúnmente 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 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 utilizarsepara describir velocidades de reacción. Los términos de producción y acumulación pueden ser tanto positivos como negativos.
Se deben distinguir los siguientes conceptos:
Sistema: Se refiere a cualquier porción arbitraria o a la totalidad de un proceso establecida para su análisis
Frontera del sistema: Se circunscribe formalmente alrededor del proceso mismo
Sistema abierto(continuo): Es aquel enque se transfiere material por la frontera del sistema; esto es, entra y sale del sistema
Sistema cerrado (por lotes): no hay transferencia de material fuera de la frontera.
Ecuación general del balance de materia:
El término acumulación se refiere a un cambio de masa o moles dentro del sistema en el tiempo.Si la masa o moles no varían en el tiempo tenemos lo que se denomina “Estadoestacionario”, lo cual implica que no hay acumulación(acumulación = 0). En caso contrario tenemos un estado no estacionario o transciende y los problemas en este caso se formulan como ecuaciones diferenciales.
La solución más simple se obtiene cuando se considera el sistema en estado estacionario y si además no se considera generación ni consumo se tiene:
Entrada de masa por las fronteras =Salida de masa por las fronteras
del sistema del sistema
Si hay reacción (generación y/consumo), pero no acumulación, se tiene:

Ejemplo 1:

En el procesamiento del pescado, una vez que se extrae el aceite, la torta de pescado se seca en secadores de tambor rotatorio, se muele finamente y se empaca. El producto resultante contiene un 65%de proteína. En un lote dado de torta de pescado que contiene 80% de agua (el resto es torta seca), se eliminan 100 Kg de agua, y se determina entonces que la torta de pescado tiene un 40% de agua. Calcule el peso de la torta de pescado que se introdujo originalmente en el secador

Solución:
Diagrama del proceso:





Base de cálculo: 100 Kg de agua evaporada = W

Es posibleescribir dos balances independientes:

Entra Sale

Balance total: A = B + W = B +100

Balance de torta seca 0,20A = 0,60B

La solución de este sistema de ecuaciones nos da== A = 150 Kg de torta inicial

BALANCE DE ENERGIA
Cuando se utiliza el balance de energía se expresa de forma matemática, para así poder simplificarlodebidamente la ecuación y luego realizar los cálculos necesarios.



TIPOS DE ENERGÍA: SEIS TIPOS DE ENERGÍA

Trabajo (W): es una forma de energía que representa una transferencia entre el sistema y el entorno. El trabajo no puede almacenarse. Es positivo si se efectúa sobre el sistema, el trabajo hecho por el sistema es negativo.

Calor: se define como la parte del flujo total energíaque cruza a través de la frontera de un sistema debido a una diferencia de temperatura entre el sistema y el entorno. Se conoce en ingeniería también como flujo calórico
El calor es positivo cuando es transferido al sistema, este puede ser transferido por conducción, convección y radiación.
Para evaluar cuantitativamente la transferencia de calor , se puede utilizar una fórmula empírica:...