Operaciones Básicas/Balances 3

El estudio de los balances de materia y energía de forma independiente no es válido cuando las velocidades de los flujos de materia son próximas a la de la luz o en reacciones nucleares. En estos casos, materia y energía son interconvertibles, siendo constante su suma.

En el resto de casos, aplicaremos los principios de conservación de materia y energía independientemente, teniendo en cuanta todos los flujos de materia y tipos de energía.

Para este wikilibro el estudio se limitará a sistemás en estado estacionario y sin reacción química, abordándose los primeros en Control de Procesos y los segundos en Química Industrial.

Definiciones

SISTEMA.- Masa de materia o parte de un aparato considerada de forma arbitraria.

Si su límite permite la transferencia de masa y energía, es ABIERTO

Si su límite permite la transferencia sólo de energía, es CERRADO

Si su límite no permite transferencias, es AISLADO

PROPIEDAD.- Lo que mide las características globales de la materia.

Si es proporcional al tamaño del sistema que caracteriza, es EXTENSIVA (Ej: masa, volumen)

Si no depende del tamaño del sistema que caracteriza, es INTENSIVA (Ej: densidad, temperatura)

ESTADO.- Un sistema está en un cierto estado cuando se asignan valores fijos a sus propiedades intensivas.

Si en cada punto, los valores de sus propiedades no cambian con el tiempo, está en estado ESTABLE.

Si no es así, está en estado INESTABLE o DINÁMICO.

FUNCIÓN de ESTADO.- Relación cuantitativa entre las propiedades intensivas del sistema. Informan de la evolución de un sistema a lo largo de un proceso.

Aplicación de los balances

Así, los balances de materia y energía proporcionan ecuaciones sobre qué y cuánto, que según sea el sistema definido, podrán resolverse independientemente o de forma acoplada. Para saber con qué velocidad recurriremos a las leyes de transferencia, más adelante.

Comenzaremos con los balances de materia, los más intuitivos.