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LEY DE CONSERVACION DE LA MATERIA.BALANCE DE MATERIA EN UN PROCESO DE FLUJO: ECUACION GENERAL

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Enviado por:  helentuamix  08 agosto 2013
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Palabras: 2082   |   Páginas: 9
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LEY DE CONSERVACION DE LA MATERIA.BALANCE DE MATERIA EN UN PROCESO DE FLUJO: ECUACION GENERAL

Uno de los más importantes logros de la teoría de la relatividad es la formulación del principio de conservación de la suma de la masa y la energía de un sistema. Sin embargo, en los problemas con los que se enfrenta el Ingeniero Químico, no hay normalmente interconversión de ambas magnitudes, y pueden establecerse por separado los balances correspondientes.

Para ambos es preciso definir con claridad el "Sistema" al que corresponde el balance.

Por Sistema se entiende una porción del universo, con límites reales o ficticios, aislada para su estudio.

Una vez definido el sistema se analizan, desde el punto de vista ponderal, los flujos de masa que entran y salen, y la variación de masa dentro del mismo, en un tiempo determinado.

En el caso más general de un sistema abierto, para un tiempo diferencial, dt:

Si , se dice que hay acumulación de masa en el sistema.

Si , se dice que hay agotamiento de masa en el sistema.

De igual modo, el balance puede plantearse para un tiempo finito, t:

, que puede escribirse como: (2.2)

siendo la velocidad de flujo de masa, (kg/s), a la entrada o la salida.

Si hubiese más de una corriente de entrada o salida, habría que realizar el balance extendiéndolo en forma de sumatorio:

(2.3)

Estos balances planteados son los denominados "balances globales de materia", pero con ellos, normalmente, no pueden resolverse los problemas, sino que se precisan plantear otros balances para los componentes de las distintas corrientes, denominados "balances parciales de materia".

Si Wi representa la fracción másica del componente i en cualquier corriente, también podremos escribir, para un tiempo t:

(2.4) ó (2.5)

BALANCE DE MATERIA EN UN PROCESO DE FLUJO Y ESTADO ESTACIONARIOS: ECUACION DE CONTINUIDAD

Un proceso se denomina de flujo estacionario cuando se mantienen constantes en el tiempo las velocidades

de flujos de masa que entran y salen del sistema, es decir: = cte ,, = cte'

Aunque no tienen por qué ser iguales.

Un proceso se denomina de estado estacionario cuando permanece invariable la masa del sistema con el tiempo, es decir:

(Las mismas definiciones son extensibles a los balances de energía).

Por tanto, un proceso de flujo y estado estacionarios será aquel en que:

Aunque estas condiciones son difíciles de alcanzar, generalmente estudiaremos los procesos en este modo, olvidándonos de las inevitables fluctuaciones que existen en los mismos.

Esa ecuación del balance de materia en un proceso de flujo y estado estacionarios se transforma en otra similar, muy útil para el estudio del flujo de fluidos por tuberías:

(2.6)

Dónde:

: Densidad del fluido

c : velocidad lineal del fluido en la tubería

A : área de la sección transversal de la tubería.

Recibe el nombre de Ecuación de continuidad.

Si el fluido es incompresible (líquidos) ==> , y la ecuación queda: , (c ...



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