Balance

CONCEPTO DE BALANCE DE
MATERIA Y ENERGÍA

Introducción

Una de las tareas en las que utiliza más tiempo el ingeniero consiste en la acumulación de datos de las propiedades físicas, que son necesarias para estimar la velocidad de los procesos de transportes de cantidad de movimiento, transmisión de calor, transferencia de materia, cinética de las reacciones químicas, así como equilibriosfísicos y químicos.

La cantidad de datos necesarios para el estudio de los procesos varía según la exactitud de los resultados que se desee y el tiempo disponible por el ingeniero. En ocasiones vasta conocer su presión de vapor, temperatura normal de ebullición, calor específico, etc. Para facilitar esto existen en un gran número de fuentes donde se pueden obtener "Equivalencias de laConductividad Calorífica", por dar un ejemplo.

Materia y Energía

La masa es una variable dependiente fundamental de interés, y sus variables características se determinan fácilmente, ya que es común y evidente, como se de, la masa total o la masa de un componente en particular. Por lo que no se hablara mucho de ella. En los problemas en que la energía es la variable dependiente fundamental, laselección de las variables características no se hace tan rápidamente, por lo tanto, es necesario que la primero se estudiado las diversas clases de energía
Y considerar las variables características que se emplean para medir la energía de un sistema.

Conservación de la Masa

Una de las leyes de básicas de la física es la ley de la conservación de la masa. Esta expresa en forma simple quela masa no puede crearse ni destruirse solo transformarse, por consiguiente la masa total de todos los materiales que entran en un proceso debe ser igual a la masa total de todos los materiales que salen del mismo, más la masa de los materiales que se acumulan o permanecen en el proceso.

Entradas = Salidas + Acumulación

Expresado en otras palabras, “lo que entra debe de salir”. A estetipo de sistema se le llama proceso de estado estable.

Para resolver un problema de balance de materiales es aconsejable proceder mediante una serie de etapas definidas, tales como:




Trácese un diagrama simple del proceso. Este puede ser un diagrama de bloques que muestre simplemente la corriente de entrada con una flecha apuntando hacia dentro y la corriente de salida con unaapuntando hacia fuera. Inclúyase en cada flecha composiciones, cantidades, temperaturas, y otros detalles de la corriente. Todos los datos pertinentes deben quedar incluidos en este diagrama.

Escríbanse las ecuaciones químicas involucradas (Si las hay).

Seleccione una base parapara el cálculo. En la mayoría de los casos, el problema concierne a la cantidad específica de una de las corrientes delproceso, que es la que se selecciona como base.

Procédase al balance de materiales. Las flechas hacia dentro del proceso significaran entradas y las que van hacia fuera salidas. El balance puede ser un balance total de materiales o un balance de cada componente presente (cuando no se verifican reacciones químicas).

Ejemplo de diagrama de procesos:

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(figura pro1.jpg)Energía Interna

Como ya mencionamos la masa es una cantidad de la que se tiene conocimiento a partir de la experiencia diaria. De la energía es necesario identificar y definir las diferentes clases de está. Algunas clases de energía se conocieron a partir de los estudios de mecánica; la más común es la energía potencial (EP). La energía potencial pro unidad de masa (EP) de una sustancia puedeexpresarse fácilmente en función de variables que pueden medirse, dado que esta se define como el trabajo necesario para elevar cierta masa a determinada altura:

[pic]

La energía cinética (EC) es otro tipo de energía de la que se tiene un conocimiento razonable. Se define como el trabajo requerido para acelerar una masa constante a partir del reposo hasta una velocidad v. La energía...