BALANCES DE MATERIALES DE PROCESOS METALURGICOS
Páginas: 8 (1871 palabras)
Publicado: 23 de abril de 2013
CURSO MI 51 A - CASO 1
BALANCES DE MATERIALES DE PROCESOS METALURGICOS
Cualquier proceso metalúrgico que involucra interacciones entre dos o más materiales, puede ser sometido a un análisis que envuelva balance de materiales. En la vida de un proceso desde el punto de vista ingenieril, existen dos etapas clásicas en las cuales debe efectuarse un balance:
i) Etapa de Diseño,cuando las eficiencias de las reacciones son estimadas, se ignoran las pérdidas o no son anticipadas, y se efectúan cálculos exactos de balance, y
ii) Etapa Operacional, cuando para propósitos de control del proceso o evaluación de rendimiento, se efectúan balances reales por muestreo y medición de entradas y salidas del proceso. Esto último, a menudo es bastante difícil, sobre todo cuando hayreacciones a alta temperatura, no cerrando los balances por los errores de medición o la necesidad de estimar los pesos de varios flujos, ya sea sólidos, líquidos o gaseosos.
Conservación de la Materia
En los cálculos estequiométricos la base de todos los balances de materiales es la ley de conservación de materia, que puntualiza que la materia no puede ser creada o destruida en un sistemadado (por supuesto, esto no se aplica a las reacciones nucleares). Esto significa que el peso de los productos de la reacción tiene que ser igual al peso de los reactantes. En el caso de los procesos, no necesariamente ello ocurre en forma estricta, ya que es posible tener una situación de estado no estacionario, en la cual se pueden dar condiciones de acumulación o disminución de materia. Engeneral, entonces:
Materia Entra = Materia Sale ± Acumulaciones Materia
Materia Entra Materia Sale
La ecuación general en el caso de un proceso continuo sería :
(2-3)
En un proceso continuo, el estado estacionario sedefine como el estado de un proceso en el cual no hay cambio con el tiempo en ninguna condición de éste. Esto incluye la cantidad y composición promedio de material dentro de la operación unitaria de proceso, de tal manera, que en un proceso de operación continua en estado estacionario no puede haber acumulación o disminución de materia, así :(3-3)
Por otra parte un proceso discontinuo por carga o por “batch” como mal suele utilizarse, es aquel que nunca está en estado estacionario, y normalmente no involucra acumulación de material, así que:
Es evidente que la base de cálculo de cualquier balance de materiales esfuertemente dependiente del proceso que se esté analizando, y por lo general, ella se selecciona por conveniencia de acuerdo a los datos disponibles. Por ejemplo, ver Figura 1, la base de calculo de un tostador de lecho fluidizado, dentro del cual se alimenta en forma continua una pulpa de agua y calcopirita (CuFeS2) y aire suficiente para tostar el mineral a Fe3O4 y CuSO4, puede ser razonable escoger“toneladas de pulpa alimentada”, “toneladas de aire”, “toneladas de productos sólidos” ó “minutos de operación”
Figura 1 Tostador de lecho fluidizado
Un proceso discontinuo normalmente tiene como base de cálculo un peso unitario de producto. Por ejemplo, la base de cálculo para un balance de materiales de un horno dearco eléctrico de producción de aceros puede ser 1 tonelada de acero fundido.
La ley de conservación de masa se aplica no sólo al total de la masa, sino que también a la conservación de elementos. Esto es, en estado estacionario o discontinuo, la masa de cualquier elemento puesto dentro de un proceso debe ser igual a la masa del elemento que sale. Puesto que la suma de todos los balances...
BALANCES DE MATERIALES DE PROCESOS METALURGICOS
Cualquier proceso metalúrgico que involucra interacciones entre dos o más materiales, puede ser sometido a un análisis que envuelva balance de materiales. En la vida de un proceso desde el punto de vista ingenieril, existen dos etapas clásicas en las cuales debe efectuarse un balance:
i) Etapa de Diseño,cuando las eficiencias de las reacciones son estimadas, se ignoran las pérdidas o no son anticipadas, y se efectúan cálculos exactos de balance, y
ii) Etapa Operacional, cuando para propósitos de control del proceso o evaluación de rendimiento, se efectúan balances reales por muestreo y medición de entradas y salidas del proceso. Esto último, a menudo es bastante difícil, sobre todo cuando hayreacciones a alta temperatura, no cerrando los balances por los errores de medición o la necesidad de estimar los pesos de varios flujos, ya sea sólidos, líquidos o gaseosos.
Conservación de la Materia
En los cálculos estequiométricos la base de todos los balances de materiales es la ley de conservación de materia, que puntualiza que la materia no puede ser creada o destruida en un sistemadado (por supuesto, esto no se aplica a las reacciones nucleares). Esto significa que el peso de los productos de la reacción tiene que ser igual al peso de los reactantes. En el caso de los procesos, no necesariamente ello ocurre en forma estricta, ya que es posible tener una situación de estado no estacionario, en la cual se pueden dar condiciones de acumulación o disminución de materia. Engeneral, entonces:
Materia Entra = Materia Sale ± Acumulaciones Materia
Materia Entra Materia Sale
La ecuación general en el caso de un proceso continuo sería :
(2-3)
En un proceso continuo, el estado estacionario sedefine como el estado de un proceso en el cual no hay cambio con el tiempo en ninguna condición de éste. Esto incluye la cantidad y composición promedio de material dentro de la operación unitaria de proceso, de tal manera, que en un proceso de operación continua en estado estacionario no puede haber acumulación o disminución de materia, así :(3-3)
Por otra parte un proceso discontinuo por carga o por “batch” como mal suele utilizarse, es aquel que nunca está en estado estacionario, y normalmente no involucra acumulación de material, así que:
Es evidente que la base de cálculo de cualquier balance de materiales esfuertemente dependiente del proceso que se esté analizando, y por lo general, ella se selecciona por conveniencia de acuerdo a los datos disponibles. Por ejemplo, ver Figura 1, la base de calculo de un tostador de lecho fluidizado, dentro del cual se alimenta en forma continua una pulpa de agua y calcopirita (CuFeS2) y aire suficiente para tostar el mineral a Fe3O4 y CuSO4, puede ser razonable escoger“toneladas de pulpa alimentada”, “toneladas de aire”, “toneladas de productos sólidos” ó “minutos de operación”
Figura 1 Tostador de lecho fluidizado
Un proceso discontinuo normalmente tiene como base de cálculo un peso unitario de producto. Por ejemplo, la base de cálculo para un balance de materiales de un horno dearco eléctrico de producción de aceros puede ser 1 tonelada de acero fundido.
La ley de conservación de masa se aplica no sólo al total de la masa, sino que también a la conservación de elementos. Esto es, en estado estacionario o discontinuo, la masa de cualquier elemento puesto dentro de un proceso debe ser igual a la masa del elemento que sale. Puesto que la suma de todos los balances...
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