Texto BM Cap 2 Abrev

Balance de Materia

L. A. Boyacá M.

Iing. Química U. N.

2. Procesos y Operaciones Básicas
Antes de avanzar en la explicación respecto de cómo plantear y solucionar los balances de
materia, que describen las corrientes de materia asociadas con las operaciones y procesos
químicos, es necesario hacer una aproximación a la terminología y particularidades de las
operaciones más frecuentes.
Enresumidos términos, los procesos químicos son un conjunto de operaciones y procesos que
permiten la transformación de materias primas e insumos en productos. En un proceso pueden
tener lugar transformaciones físicas y químicas denominadas respectivamente como operaciones
y procesos unitarios. El estudio de las operaciones y procesos es la manera estratégica como un
ingeniero químico afronta elentendimiento de cualquier proceso sin tener que estudiar cada
industria química de manera independiente. Una buena parte de la preparación para la profesión
se orienta al diseño y operación de los equipos para llevar a cabo operaciones y procesos, de
manera que una vez integrados los procesos resulten seguros, económicamente rentables y
responsables con el medio ambiente.

2.1.

Tipos de Proceso.

Deacuerdo con el tipo de operación los procesos pueden ser continuos o discontinuos. En los
primeros, las materias primas se alimentan de forma constante, ininterrumpida, y de esa misma
manera se descargan los productos; en los procesos discontinuos también denominados
intermitentes, por lotes o “batch”, las materias primas se cargan al comienzo y luego del tiempo
requerido para el procesamiento sedescargan los productos. Los procesos continuos son
característicos de la gran industria y los productos presentan unas características más uniformes,
mientras que los procesos discontinuos son más frecuentes en industria más pequeña o
corresponde a la forma de producción de materiales especiales.
Si las condiciones de un proceso no se modifican en el transcurso del tiempo se refiere como
proceso enestado estacionario, de lo contrario corresponde a un proceso en estado no
estacionario. En un proceso continuo se buscará mantener constantes las condiciones de todos
sus equipos como medio para reducir la variación de las características de productos intermedios y
finales, es decir que se busca un proceso continuo en estado estacionario.
Cuando se mencionan las “condiciones” en general se hacealusión a los valores de temperatura,
presión, flujos de materia, concentraciones, etcétera, que permiten conocer el estado del proceso,

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con el fin de tener criterios sobre su funcionamiento y tomar decisiones cuando se presenten
desviaciones respecto de los valores de referencia.
En los procesos discontinuos las condiciones deben irajustándose hasta alcanzar la
transformación deseada. Desde luego también existen los procesos semicontinuos que comienzan
con una parte de las materias primas y a medida que van transcurriendo se va(n) alimentando
otra(s) corrientes.
En un proceso las operaciones y procesos unitarios tienen como finalidad la adecuación de las
corrientes, efectuar su mezcla en proporciones adecuadas, dar lugar areacciones químicas, y
puesto que usualmente las reacciones no alcanzan una conversión completa, efectuar las
operaciones de separación para purificar los productos, subproductos y recircular aquellas
materias primas que no reaccionaron.
Entre las operaciones unitarias más frecuentes se encuentra el transporte y mezcla de fluidos,
transferencia de calor, operaciones de separación por transferencia demateria y separaciones
mecánicas.

2.2.

Flujo y Mezcla de Fluidos.

Como parte de los procesos las corrientes (gases, líquidos, mezclas y suspensiones), se deben
conducir por lo general a través de tuberías provistas de accesorios y dispositivos para medición
de las variables de proceso. Las líneas de conducción incluyen bombas, compresores o
ventiladores, dependiendo del tipo de fluido, cuyo...