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BALANCE DE MATERIA (Grupo D)
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variables de procesos
Para elaborar un producto industrial es necesario establecer operaciones unitarias que permiten realizar la tranformacion de meterias primas para la presentacion final del producto.
cada operacion unitaria tiene variables de proceso o (operaciones de estado ) las cuales caracterizan y controlan el proceso.
Se dividen en
Variables extensivas
Son variables que son funcion de la cantidad de masa es decir, depende del tamaño el sistema, entre las que se encuentran la masa y el volumen
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Variables intensivas
Son variables independientes de la cantidad de materia que hay en el sistema, el valor de estas variables no cambia cuando aumenta o disminuye la materia en el sistema.
tenemos
temperatura
Es una medida de la energia cinetica promedio de las moleculas de una sustancia , se cuantifica empleando termometros y se emplea a escala absoluta es decir grados kelvin (k)
Presion
Es la fuerza por unidad de area sus unidades son : Pascal, Dinas/cm³,mmHg o atmosferas. Existe el barometro que es el instrumento empleado para medir la presion en la amosfera
puede actuar
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Nota: las variables de proceso mas empleadas para el control del funcionamiento de equipos industriales son : la temperatura, la presion y la concentracion.
la( concentracion t)iene varias formas de expresion, y las que implican a los Balances de materia son:
Fraccion Masica (x)
Se emplea cuando se tiene una mezcla de fluidos , gas o liquidos.
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Fraccion molar (Y)
Se emplea para una mezcla de fluidos, gas o liquido sabiendo que:
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Concepto
Balance de materia de un proceso industrial es una contabilidad exacta de todos los materiales que entran, salen, se acumulan o se agotan en un intervalo de operaciòn dado.
Tipos
Entrada = Salida.
Sistema en estado estacionario, no hay acumulación ni reacciones químicas.
Acumulación = Entrada - Salida + Generación - Consumo.
Es un sistema con entradas, salidas y reacciones químicas.
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Acumulación = Generación - Consumo.
Sistema sin corrientes de entrada ni de salida, pero con reacción química.
Los balances de materia y energía (BMyE) son una de las herramientas más importantes con las que cuenta la ingeniería de procesos y se utilizan para contabilizar los flujos de materia y energía entre un determinado proceso industrial y los alrededores o entre las distintas operaciones que lo integran.
El balance de materia es un método matemático utilizado principalmente en ingeniería química
Se basa en la ley de conservación de la materia (la materia ni se crea ni se destruye, solo se transforma)
ue establece que la masa de un sistema cerrado permanece siempre constante (excluyendo las reacciones nucleares o atómicas en las que la materia se transforma en energía según la ecuación de Einstein, y la materia cuya velocidad se aproxima a la velocidad de la luz).
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Son un conjunto de operaciones para la transformación de alguna sustancia para la generación de algún producto, donde se realizara un cambio de condiciones propiedades y funcionalidades, dentro de dicho proceso existen diferentes operaciones involucradas.
Se puede decir que cualquier proceso químico que se pueda diseñar consta de una serie de operaciones físicas y químicas.
Basándose en la dependencia o no respecto del tiempo, un proceso pueden clasificarse como:
Proceso en estado estacionario
Aquel cuyo estado (i.e. las variables que intervienen en el mismo) no cambia en el tiempo o sus variaciones son despreciables durante un intervalo de tiempo suficientemente amplio.
Para realizar balances de materia y energía es necesario identificar primero el tipo de proceso. Los procesos se clasifican de acuerdo a la forma en que operan: en intermitentes o lote y en continuos. Felder, et al (2004) describen las características de los procesos de la siguiente manera:
Proceso intermitente o por lote.
La alimentación se introduce al equipo al comienzo del proceso y una vez concluido se retira el contenido de dicho recipiente. En general en este proceso “no hay transferencia de masa”, es decir durante el proceso no hay entrada y salida permanente de materia.
Estos operan en estado no estacionario (hay instantes de tiempo donde se producen cambios "bruscos" en la dinámica de las variables), mientras que los procesos continuos pueden ser estacionarios o inclusive transitorios.
Proceso semicontinuo.
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Proceso continuo.
Existe una entrada y salida continúa de materiales, que fluyen de manera continua durante todo el proceso.
Se comportan como procesos transitorios cuando son arrancados (se inicia su operación a partir de ciertas condiciones iniciales o de partida) o cuando se modifica alguna variable interventora (de manera intencional o no) en el mismo, pero por lo general, ellos operan muy cerca de su condición estacionaria.
Proceso en régimen transitorio (estado no estacionario)
Aquel cuyo estado varia en el tiempo, haciendo que los valores de las variables involucradas presenten cambios significativos en su dinámica.
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