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16-08-2009

Balance de materia
y energía

Operaciones unitarias
Mecánica de fluídos
Transferencia de calor
Transferencia de masa

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Mecánica de fluídos y fenómeno de transporte

Transporte cantidad de movimiento

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Transferencia de calor

Transferencia de masa

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Transferencia calor y masa

Operaciones básicascomplementarias

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Análisis de procesos/ operación
Modifica su masa o composición
Modifica nivel energía
Modifica movimiento

¿Cuáles son los tipos de procesos?
Por la forma de trabajo:
batch, procesamiento por lotes
continuo, insumos y productos fluyen continuamente
semicontinuo, combinación de operaciones continuas
y batch

Por su comportamiento con respecto al tiempo:estacionario, las variables del proceso no cambian
sus valores
transitorio, alguna variable cambia su valor

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¿Cuáles son las herramientas de análisis?
Balances de masa
sin reacción: número de ecuaciones = número de especies
con reacción: número de ecuaciones = número de especies - número de
reacciones químicas independientes entre las especies

Balances de energíaEcuaciones de diseño: cantidades, composiciones, relaciones entre las
corrientes
Relaciones termodinámicas y estequiométricas relación de equilibrio, ley de
gases ideales, diagramas de fases, etc.
Especificación de algunas variables o restricciones particulares sumatoria de
fracciones molares igual a 1, etc.

Balance de masa
Ley de conservación de la masa

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¿Cuáles son lostipos de balance?
Diferenciales o integrales
Macro o microscópicos
Global o individual
Unidades másicas o molares (balance de
masa)
En régimen estacionario o transitorio

Balance global/parcial

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Criterios para realizar balances
Hacer el balance del sistema global cuando sea
posible
En procesos múltiples, “aislar” distintos sistemas
Especificar siempre los límites delsistema
Dividir el proceso en etapas más simples,
reduciendo
el
número
de
corrientes
desconocidas.

Objetivo de los balances
Conocer los caudales y composiciones de las distintas
corrientes de entrada y salida de un sistema y las
cantidades totales y composiciones medias que están
en el interior del mismo en un momento dado.
Globales (todos los compuestos)
Parciales (un componenteespecífico)
Un sólo compuesto (ej.: H2S)
Un radical o grupo de átomos (ej.: SO4)
Un tipo de átomos (ej.: Carbono)
Otras sustancias que no varíen en el sistema (ej.: gas inerte)

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Simplificación de balances
Régimen estacionario
Independiente del tiempo.
Acumulación = 0
Salida = Entrada + (Formación - Consumo)

Régimen estacionario y sin reacción química
Formación =Consumo = 0
Salida = Entrada

Balances globales en procesos no nucleares
Formación = Consumo = 0
Salida = Entrada

Cómo se realiza un balance de masa
Dibujar el diagrama de flujo
Seleccionar la base de cálculo
Transformar las unidades a masa o moles
Elegir el sistema a analizar
Calcular los grados de libertad, determinando el
número de incógnitas y ecuaciones
Plantear las ecuacionesde balance, estequio métrica, diseño, etc.
Resolverlas ecuaciones planteadas

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Recirculación
Recuperación utilización de reactivos no
consumidos
Dilución de una corriente del proceso
Control de una variable del proceso
Circulación de un fluido de trabajo

Purga
Puede surgir cuando hay recirculación en
un proceso que se alimenta, entre otros,
con un producto inerteUna porción de la corriente de
recirculación es retirada del proceso

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Derivación
Un bypass o derivación se produce cuando una parte de
la alimentación de un proceso se desvía, rodeándolo,
para juntarse con el producto del mismo proceso.
Con la derivación se consigue una mayor uniformidad en
la composición de la corriente de salida de la planta,
recuperar reactivo si...