Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
FUNDAMENTOS DE LOS BALANCES DE MATERIA - Coggle Diagram
FUNDAMENTOS DE LOS BALANCES DE MATERIA
Balance
El balance de una cantidad que se conserva (masa total, masa de una especie determinada, energía,
momentum) en un sistema (una sola unidad de proceso, un conjunto de unidades o un proceso completo)
entrada+generación-salida-consumo=acumulación
Es posible escribir dos tipos de balances
Balances diferenciales
Indican lo que ocurre en un sistema en un instante determinado. Cada término de la ecuación de balance es una velocidad (de entrada, de generación, etcétera) y se da en las unidades de la cantidad balanceada dividida entre la unidad de tiempo, se aplican en procesos continuos.
Balances integrales
Describen lo que ocurre entre dos instantes determinados. Cada término de la ecuación es una porción de la cantidad que se balancea y tiene la unidad correspondiente (personas, g de SO2,etc). Se aplica a procesos intermitentes o por lotes.
Balances de procesos continuos en estado estacionario
Entrada+generación=salidas+consumo
Si se realiza el balance de una especie no reactiva o de la masa total, los términos de generación y consumo son iguales a cero y la ecuación se reduce a entrada = salida.
Balances integrales en procesos intermitentes (por lotes)
Entrada inicial+Generacion=Salida final+Consumo
Los términos de entrada y salida denotan las cantidades iniciales y finales de la sustancia balanceada. en vez de las velocidades de flujo de ésta en las corrientes continuas de alimentación y de producto.
Balances integrales en procesos semicontinuos y continuos
Consiste en escribir un balance diferencial del sistema y después integrarlo entre dos instantes determinados.
Cálculos de balances de materia
Diagramas de flujo
Se usan cuando se pide determinar algo sobre el proceso y es fundamental organizar los datos de manera conveniente para efectuar los cálculos subsecuentes
Se usan recuadros u otros símbolos para representar las unidades de proceso (reactores, mezcladores, unidades de separación, etcétera) y líneas con flechas para representar las entradas y salida.
Escala del diagrama de flujo y base de cálculo
Ajuste de escala
Procedimiento de cambiar los valores de todas las cantidades o velocidades de flujo de las corrientes por una cantidad proporcional sin que las composiciones de las corrientes cambien
Escala aumentada
Cuando las cantidades finales
de las corrientes son mayores que las cantidades originales
Escala reducida
Cuando son menores
Balance de un proceso
Las ecuaciones de balance de materia para este proceso no reactivo tienen todas la forma simple entrada = salida
1.-El número máximo de ecuaciones independientes que pueden derivarse escribiendo balances en un sistema no reactivo es igual al número de especies químicas en las corrientes de entrada y de salida
2.- Escriba primero aquellos balances que incluyan el menor número de variables desconocidas
Análisis de los grados de libertad
3.-Reste el segundo número del primero
2.-Cuente las variables desconocidas del diagrama y luego cuente las ecuaciones independientes
que las relacionan
1.- Dibuje el diagrama de flujo y márquelo en su
totalidad
Procedimiento general para calcular el balance de materia en procesos de unidades únicas
1.- Elija como base de cálculo una cantidad o velocidad de flujo de una de las corrientes de proceso.
2.-Dibuje un diagrama de fllujo y anote en él los valores de todas las variables conocidas, incluyendo la base de cálculo. Después m arque en el diagrama todas las variables desconocidas de
las corrientes
3.-Exprese lo que el enunciado del problema pide en términos de las variables marcadas.
4.- S i le dan unidades mixtas de masa y molares para una corriente
5.- Haga el análisis de grados de libertad
6.-S i el número de incógnitas es igual al número de ecuaciones que las relacionan, escriba las ecuaciones en un orden eficiente (minimizando las ecuaciones simultáneas) j' encierre en un circulo las variables que despejará
7.- Resuelva las ecuaciones
8.- Calcule las cantidades que se solicitan en el enunciado del problema en caso de que no las
haya calculado con anterioridad.
Balances en procesos de unidades múltiples
En los procesos de unidades múltiples quizá sea necesario aislar varios subsistemas del proceso y escribir sus balances para obtener suficientes
ecuaciones y despejar todas las variables desconocidas de las corrientes.
Al analizar procesos de unidades múltiples, determine los grados de libertad sobre el proceso total y para cada subsistema, tomando en cuenta sólo las corrientes que se intersecten con la frontera del sistema bajo consideración
Recirculación y derivación (Bypass)
Hay varios
motivos para usar la recirculación en un proceso químico
4.- Circulación de un flu id o de trabajo
3.- Control de una variable del proceso
2.-Dilución de una corriente de proceso
1.- Recuperación del catalizador.
Estequiometría de las reacciones químicas
La ecuación estequiométrica de la reacción impone restricciones sobre las cantidades relativas de reactivos y productos en las corrientes de entrada y salida .
La estequiometría es la teoría acerca de las proporciones en las cuales se combinan las especies químicas
La ecuación estequiométrica de una reacción química indica el número relativo de moléculas o moles de reactivos y productos que participan en la reacción.
