Balance de materi y energia

BALANCE DE ENERGÍA Y MASA SIN REACCIÓN QUÍMICA EN FLUJO CONTINUO
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, transmisiónde calor, transferencia de materia, cinética de las reacciones químicas, así como equilibrios físicos 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 deebullición, calor específico, etc.
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 problemasen que la energía es la variable dependiente fundamental, la selección 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.
CONCEPTOS BASICOS 3.1Conservación 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 que la 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 totalde 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 este tipo de sistema se le llama proceso de estado estable.Si , se dice que hay acumulación de masa en el sistema.
Si , se dice que hay agotamiento de masa en el sistema.
De igual modo, el balance puede plantearse para un tiempo finito, t:
, que puede escribirse como: (2.2)
siendo la velocidad de flujo de masa, (kg/s), a la entrada o la salida.
Si hubiese más de una corriente de entrada o salida, habría querealizar el balance extendiéndolo en forma de sumatorio:
(2.3)
Estos balances planteados son los denominados "balances globales de materia", pero con ellos, normalmente, no pueden resolverse los problemas, sino que se precisan plantear otros balances para los componentes de las distintas corrientes, denominados "balances parciales de materia".
Si Wi representa la fracción másica del componente i encualquier corriente, también podremos escribir, para un tiempo t:
(2.4)
ó (2.5)


LEY DE CONSERVACION DE LA ENERGIA
Ya se ha citado que la ley de conservación de la masa es una simplificación conveniente, pues de acuerdo con los postulados de la teoría de la relatividad, lo que se conserva en un sistema es la cantidad total, suma de masa yenergía. Sin embargo, las condiciones a las que se enfrenta normalmente el ingeniero químico permiten afirmar que la masa y la energía de un sistema se conservan por separado. A esta segunda afirmación se le conoce como Ley o Principio de Conservación de la Energía.
Los problemas de balances de energía son más fáciles de tratar, debido a que el número de ecuaciones a manipular es menor, pero las...