BALANCE DE MATERIA

BALANCE DE MATERIA

INTRODUCCIÓN

Los balances de materia se basan en la ley de la conservación de la materia, que indica que la masa de un sistema cerrado permanece constante, sin importar los procesos que ocurran dentro del sistema.
La masa que entra en un sistema debe, por lo tanto, salir del sistema o acumularse dentro de él, es decir:
Entradas = Salidas + Acumulación
Los balances demateria se desarrollan comúnmente para la masa total que cruza los límites de un sistema, pero también pueden enfocarse a un elemento o compuesto químico. Cuando se escriben balances de materia para compuestos específicos en lugar de para la masa total del sistema, se introduce un término de producción:
Entradas + Producción = Salidas + Acumulación
El término de producción puede utilizarse paradescribir velocidades de reacción. Los términos de producción y acumulación pueden ser positivos o negativos.
Los balances de materia pueden ser integrales o diferenciales. Un balance integral se enfoca en el comportamiento global del sistema, mientras que un balance diferencial se enfoca en los mecanismos dentro del sistema (los cuales, a su vez, afectan el comportamiento global).
Para poderhacer un balance integral de materia primero se deben identificar los límites del sistema, es decir, cómo el sistema está conectado al resto del mundo, y cómo el resto del mundo afecta al sistema.
Para hacer un balance diferencial de materia se debe describir también el interior del sistema. En los casos más simples, este se considera homogéneo (perfectamente mezclado).

TIPOS DE BALANCE:Balanceorrient de masa global o total: Se realiza en todo el sistema considerando las masas totales de cada una de las ces de materiales.
Balance parcial: Se realiza en los subsistemas considerando un determinado componente en cada una de las corrientes.
Balance molar: Si en el sistema no se orginan cambios químicos.
Balance atómico: Si en el sistema hay cambios químicos
Balance volumétrico: Si nose originan cambios de estado














BALANCES SIMPLES DE MASA

En esta sección se estudiarán balances simples de materia (en peso o en masa) en diversos procesos en estado estable sin que se verifique una reacción química. Podemos usar unidades kg, lbm, mol, lb, g, kg mol, etc., para estos balances. Conviene recordar la necesidad de ser congruentes y no mezclar varios tiposde unidades en los balances. Cuando intervienen reacciones químicas en los balances, deben usarse unidades de kg mol, pues las ecuaciones químicas relacionan moles reaccionantes. En la sección 2.6 se estudiarán con más detalle los balances totales de masa y en la sección 3.6, los balances diferenciales de masa.
Para resolver un problema de balance de materia es aconsejable proceder mediante unaserie de etapas definidas, tal como se explican a continuación:

1 . 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 una flecha apuntando hacia fuera. Inclúyanse en cada flecha composiciones, cantidades, temperaturas y otros detalles de la corriente.Todos los datos pertinentes deben quedar incluidos en este diagrama.
2. Escríbanse las ecuaciones químicas involucradas (si las hay).
3. Selecciónese una base para el cálculo. En la mayoría de los casos, el problema concierne a la cantidad específica de una de las corrientes del proceso, que es la que se selecciona como base.
4. Procédase al balance de materia. Las flechas hacia dentro delproceso significarán entradas y las que van hacia fuera, salidas. El balance puede ser un balance total de material, como en la ecuación (1.52), o un balance de cada componente presente (cuando no se verifican reacciones químicas).

Los procesos típicos en los que no hay una reacción química son, entre otros, secado, evaporación, dilución de soluciones, destilación, extracción, y pueden manejarse...