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INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE PETRÓLEO (063 – 2612) UNIDAD IV. BALANCE DE MASA

UNIDAD IV: BALANCE DE MASA

PROF. LUIS CASTILLO CAMPOS

INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE PETRÓLEO (063 – 2612) UNIDAD IV. BALANCE DE MASA

DEFINICIONES PREVIAS SISTEMA: porción del universo que se desea estudiar encerrada por una frontera fija o móvil, imaginaria o real. ALREDEDORES O MEDIO CIRCUNDANTE:región que rodea totalmente al sistema. PROCESO: cambio por el cual el sistema pasa de un estado a otro, se producen cambios en alguna de sus propiedades.

Figura 1. Esquematización donde se presentan los elementos del sistema.

SISTEMA AISLADO: sistema que no intercambia ni masa ni energía a través de su frontera.

Figura 2. Representación de un sistema aislado.

SISTEMA CERRADO: sistema queno intercambia masa con los alrededores.

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Figura 3. Representación de un sistema cerrado.

SISTEMA ABIERTO O EN FLUJO: sistema en el cual hay flujo de masa a través de su frontera.

ENTRADA DE COMBUSTIBLE

CALOR

MOTOR
TRABAJO

GASES SUPERFICIE DE CONTROL (FRONTERA)Figura 4. Representación de un sistema abierto o en flujo.

BALANCE DE MASA El balance de masa, puede definirse como una contabilidad de entradas y salidas de masa en un proceso o de una parte de éste. No es más que la aplicación de la Ley de Conservación de Masa. Todos los insumos que entran a un proceso u operación, salen como productos y como residuos. En este sentido, un balance de masa sedefine como la verificación de la igualdad cuantitativa de masas que debe existir entre los insumos de entrada y los productos y residuos de salida. El balance de masa es aplicable tanto a un proceso como a cada una de las operaciones unitarias. A menudo no es aplicable identificar todas las salidas, por lo que se incluye una diferencia de masas “no identificada”.

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Por lo tanto, en un balance de masa, la suma de todas las masas que entran en un proceso u operación, debe ser igual a la suma de todas las masas que salen de dicho proceso u operación (es decir, la suma de masa de los productos, residuos y de todos los materiales de salidas no identificados).

Si: ME = Mi1 + Mi2 +Mi3 + … Min MS = MP + MR + MN Balance de Masa: ME = MS

(1) (2) (3)

Donde:

M = masa i1 = insumo 1, i2 = insumo 2, i3 = insumo 3, in = insumo n. R = residuo E = entrada P = producto S = salida N = no identificado.

Tabla 1. Componentes típicos de un balance de masa.

Los materiales de salida no identificados, generalmente se atribuyen a pérdidas de insumos y productos por derrames,fugas y otras causas similares, cuyo origen no pudo ser detectado y, por ende, sus masas no pudieron ser cuantificadas.

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Figura 5. Representación de un balance de masa.

LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA MASA “La materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma” TIPOS DE BALANCEBALANCE DE MASA GLOBAL O TOTAL: se realiza en todo el sistema considerando las masas totales de cada una de las corrientes de materiales. BALANCE DE MASA PARCIAL: se realiza en los subsistemas considerando un determinado componente en cada una de las corrientes. BALANCE MOLAR: si en el sistema no se originan cambios químicos. BALANCE ATÓMICO: si en el sistema hay cambios químicos. BALANCE VOLUMÉTRICO:si no se originan cambios de estado. CONDICIONES PARA QUE EXISTA UN BALANCE DE MASA • Las condiciones finales deberán ser iguales a las condiciones de salida. • El sistema tiene que ser cerrado (no hay pérdidas con el exterior). • No presentan intercambio con el medio ambiente que los rodea, son impenetrables a cualquier influencia ambiental. • No recibe ningún recurso externo y nada produce...