ingenieria quimica

3. CONCEPTO DE BASE DE CÁLCULO
Objetivo de los Balances: Obtener un sistema de ecuaciones independientes
que resuelvan el problema planteado
Variables necesarias: Presión, temperatura, caudal y (C-1) composiciones de los
C componentes que constituyen cada corriente
Base de cálculo: Variable extensiva a la cual se refieren todos los cálculos
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INGENIERÍA QUÍMICA

Tema 2a: Balances de materia sin reacción química

4. BALANCES DE MATERIA EN ESTADO ESTACIONARIO: UNIDADES
SIN REACCIÓN QUÍMICA
E–S+G=A

G = 0, A = 0

E=S

Se necesitan C variables (incógnitas) por corriente
Se plantearán tantas ecuaciones como incógnitas haya

ejemplos
Algoritmo de Lee, Christensen y Rudd: Método de matemático quepermite
determinar el orden de resolución de un sistema de ecuaciones
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INGENIERÍA QUÍMICA

Tema 2a: Balances de materia sin reacción química

Algoritmo de Lee, Christensen y Rudd: Pasos a seguir
1.- Enumerar todas las ecuaciones del sistema
2.- Realizar una matriz de filas y columnas, con asteriscos en los cruces, dondelas filas son las ecuaciones y las columnas las variables a calcular
3.- Se marca el cruce entre fila y columna si una variable solo está en una
ecuación (en una columna solo hay un asterisco)
4.- Se elimina tanto la fila como la columna y se enumeran en orden
creciente
5.- Se repiten los pasos 3 y 4 hasta que se hallan eliminado todas las ecuaciones
6.- Al final deberá quedar una solavariable y ninguna ecuación por lo que esta
será la base de cálculo
7.- El sistema se resuelve en orden inverso al de eliminación (orden decreciente
de numeración)

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Tema 2a: Balances de materia sin reacción química

Algoritmo de Lee, Christensen y Rudd: pasos

Otra forma

Cuando no se puederealizar el paso 3 del método anterior (no existe ninguna
variable en una sola ecuación) se sigue la secuencia siguiente
3.- Se buscan ecuaciones que solo tengan una variable (columna) y se
marcan
4.- Se elimina tanto la fila como la columna y se numeran en orden
decreciente
5, 6 y 7.- Mismas etapas que método anterior
Algunas veces no se puede realizar el paso 3 por ninguno de los dos métodos,por lo que se suele imponer la base de cálculo y con ello se elimina el paso 6.
Como base de cálculo se suele elegir la variable que más se repite (está en más
ecuaciones y muestra más asteriscos en la columna).

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INGENIERÍA QUÍMICA

Tema 2a: Balances de materia sin reacción química

Algoritmo de Lee, Christensen yRudd: pasos

Intermedio de los
dos anteriores

1 y 2.- Mismas etapas que los métodos anteriores
3.- Se buscan variables que solo estén en una fila (ecuación) o ecuaciones con
una variable (columna), se marca y eliminan tanto la fila como la columna
4.- Si la variable solo está en una fila se numera en orden creciente desde “1”.
Ejemplo: 1, 2, 3, ….
5.- Si es el caso de una ecuación conuna sola variable se numera en orden
decreciente desde “n”. Ejemplo: n, n-1, n-2, n-3, ….
6 y 7.- Mismas etapas de los métodos anteriores

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Tema 2a: Balances de materia sin reacción química

Ejemplos
1.- En un evaporador se concentran 10000 kg/h de una disolución salina del 5
al 30% en peso.Calcular la cantidad de agua evaporada por hora.
Agua evaporada

Entrada de masa = Salida de masa

B, kg/h

BM total: A = B + C

(2)

BM sal:

EVAPORADOR

10000 kg/h
5% sal

(1)

BM agua: 0,95 A = B + 0,7 C

A, kg/h

(3)

C, kg/h, 30% sal

Base de cálculo
eliminación

Dependiente de las otras

Disolución concentrada
1º

B

C

*

*

*

1) A = B + C
2)...