BALANCE MATERIA Y ENERGÍA
herramientas
evaluar procesos
industriales y los
sistemas naturales
se trabajan los siguientes temas
Base de cálculo
entender cómo debe
solucionarse un
problema
resolverlo de la
manera más fácil y
despejada
base de cálculo hay
que preguntarse
¿De qué se va a partir?
¿Qué respuesta se requiere?
¿Cuál es la base de cálculo más conveniente?
los principios de conservación de la materia y la energía
determinar los flujos, composiciones y temperaturas
todas las corrientes en un diagrama de flujo
Ejemplo
Es frecuente que la base de cálculo óptima sea 1 o 100 lb o Kg.; de manera similar, 1 o 100 moles son la mejor opción para un gas.
Grados de libertad
si tiene la suficiente información
completar una tarea o solucionar un problema
Variables del proceso
Flujos Principales (Fp)
Composiciones independientes (Ci)
Restricciones
Flujos conocidos (Fc)
Composiciones independientes conocidas (Cic)
Relaciones adicionales (Ra)
Variables independientes (Vi)
Balance general
únicamente los Flujos generales del proceso
Entrada total de masa = Salida total de masa
Balance parcial
los flujos con sus respectivas composiciones
F1.C1 = F2.C2 +...+ Fn.Cn
F1 = F2 +...+ Fn
Derivación de flujo
"Bypass"
la corriente que ingresa a un proceso
desvía alrededor de la unidad de proceso
mezcla con la corriente principal a la salida de la unidad
Recirculación
la corriente de salida de una unidad
desvía a la corriente de entrada
mejorar la eficiencia de la unidad
Purga
materiales no reactivos dentro del proceso con recirculación
una corriente que debe retirar estos materiales
se acumulen en la recirculación
Fase gaseosa
las leyes de los gases ideales y reales
Ley Boyle
Temperatura
constante
Ley Charles
Ley Dalton
Ley combinada de los gases
(P1.V1)=(P2.V2)
T1 T2
Las moléculas de cada componente ocupan todo el volumen
Presión
constante
PV=nRT
Balance Químico
Flujo molar de entrada de la sustancia = Flujo molar de salida de la sustancia
el factor de conversión
Estequiometría
Reactivo Límite
Reactivo que se consume en su totalidad
el proceso se lleva acabo en un reactor
Proporción molecular
f=moles consumidas /moles suministradas
Combustión
Reacción química
produce
Combustible
Sustancia que se quema
Carbón, Gasolina, Gas natural, etc.
Comburente
Sustancia que produce la combustión
Oxígeno
Aplicaciones
el proceso de diversos
tratamientos
tratamiento de aguas residuales y potables
Industria Alimenticia
Industria Textil
entre otros
GL = V-R = 0
Gases de chimenea
producto de la combustión
Completa
CO2 y H2O
Incompleta
CO2, CO y H2O