Balance Materia

Facultad de Ciencias
Departamento de Ingeniería Química,
Tecnología de Alimentos y Tecnologías
del Medio Ambiente

Campus del Río San Pedro, apdo. 40.
11510 – Puerto Real; Cádiz (España)
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http://www2.uca.es/dept/ing_quimica

TEMA 14
Balances macroscópicos
Objetivos:
Al finalizar el tema el alumno deberá ser capaz de:
Conocer el fundamento y aplicacionesde los balances macroscópicos
Aplicar las expresiones generales de los balances de materia y energía
Obtener las expresiones específicas de los balances a sistemas concretos
Resolver balances de materia y energía de diferentes procesos.
Epígrafes:
1.
2.
3.
4.

Introducción
Expresión general del balance de materia
Expresión general del balance de Energía
3.1. Formas de Energía
3.2.Expresión general
Resolución de problemas de balances a procesos
4.1. Balance macroscópico de materia.
4.2. Balance macroscópico de energía.

Propuesta de prácticas:
Los créditos prácticos del tema consistirán en resolución de problemas de balances de materia y energía a procesos
sencillos.
Metodología:
La metodología propuesta para este tema consiste en:
Para teoría, el alumno tendrá queleer el tema y realizar un resumen ejecutivo del mismo. Realizará un test on-line
relacionado con los contenidos del tema
Las sesiones prácticas consistirán en resolución de problemas por el profesor y trabajo por parte del alumno.
Finalmente se realizará un examen de balances de materia y energía.
-

Duración:
Ocho horas de prácticas para la resolución de problemas.
Bibliografía:
FelderRousseau. “Principios elementales de los procesos químicos”
Calleja Pardo. “Introducción a la ingeniería química”. Ed. Síntesis.

1. INTRODUCCIÓN
Un balance de materia de un proceso industrial es una contabilidad exacta de todos los materiales que entran, salen, se
acumulan o se agotan en el curso de un intervalo de tiempo de operación dado. Un balance de materia es de este modo unaexpresión de la ley de conservación de la masa. Si se hiciesen medidas directas del peso y composición de cada corriente
que entra o sale en un proceso durante un intervalo de tiempo, no sería necesario ningún cálculo. Pocas veces esto es
factible, y de ahí es indispensable el cálculo de las incógnitas.
El principio general de los calculo de balance de materia es establecer un número de ecuacionesindependientes igual al
número de incógnitas de composición y masa. Por ejemplo, si en un proceso entran dos corrientes y sale otra (sin ningún
cambio dentro del sistema durante el intervalo de tiempo), la masa y composición de cada corriente establece el balance de
materia completo. Las variaciones en la resolución del problema dependerán de los términos particulares que se
desconozcan, sean decomposición o masa, bien de corrientes que entran o que salen.
Ahora bien, entre los aspectos relativos al conocimiento de nuestro proceso, no nos podemos quedar en un estudio referido a la
masa ya que en la mayoría de ellos, a esta masa viene asociada una energía y es de vital importancia conocerla. Para realizar
esto es necesario utilizar los Balances Macroscópicos de Energía. En definitiva,al igual que los balances de materia, un balance
de energía puede definirse como una contabilidad de las distintas formas de energía que entran, salen, se acumulan, o se
transforman en nuestro sistema.
2. ECUACIÓN GENERAL DEL BALANCE: CONSERVACIÓN DE LA MASA
Coma ya vimos en el tema 2, las variables intensivas microscópicas que definen el estado de un sistema fluido en reposo
son: lasconcentraciones de los distintos componentes, su temperatura, y su presión. Si se trata de un fluido en movimiento,
es decir, de un flujo de fluidos, a las variables anteriores habrá que añadir la velocidad de la corriente
Todas estas variables están relacionadas con las propiedades que se conservan en las colisiones moleculares: las masas
de los componentes individuales, las cantidades de...