Glosario de balances de materia y energía

Definiciones breves de los términos que aparecen en los problemas de balances. Cuando hay una guía o un ejemplo que lo explica a fondo, está enlazado.

Absorción: Operación en la que un líquido retira uno o más componentes de una corriente de gas. Ver más
Acumulación: Cambio de la cantidad de un componente dentro del sistema con el tiempo. En estado estacionario es cero.
Adiabático: Proceso sin intercambio de calor con los alrededores (Q = 0). Un equipo bien aislado se considera adiabático. Ver más
Aguas madres: Solución saturada que queda después de cristalizar un soluto. Suele reciclarse porque todavía contiene mucho producto. Ver más
Aire en exceso: Aire alimentado por encima del teórico, expresado como porcentaje del teórico. Se calcula siempre respecto a la combustión completa. Ver más
Aire teórico: Cantidad de aire que contiene justo el oxígeno necesario para quemar todo el combustible a CO₂ y H₂O. Ver más
Análisis Orsat: Análisis de gases de combustión en base seca: el agua se condensa antes de medir CO₂, CO, O₂ y N₂.
Balance de energía: Aplicación de la conservación de la energía a un sistema. En equipos abiertos en estado estacionario suele reducirse a Q − W = ΔH. Ver más
Balance de materia: Contabilidad de la masa que entra, sale, se genera, se consume y se acumula en un sistema: entrada + generación − salida − consumo = acumulación. Ver más
Balance por átomos: Balance de cada elemento químico. No tiene término de generación porque los átomos se conservan. Ver más
Base de cálculo: Cantidad o flujo de referencia que se fija para resolver un problema cuando el enunciado no da ninguno. Ver más
Base seca: Composición de un gas sin contar el vapor de agua. Ver más
Calor de formación: Cambio de entalpía al formar un mol de una sustancia a partir de sus elementos a 25 °C y 1 atm. Los elementos en su estado natural tienen calor de formación cero. Ver más
Calor de reacción: Cambio de entalpía cuando ocurre una reacción a 25 °C y 1 atm: Σ ν·ΔHf°. Es negativo en reacciones exotérmicas. Ver más
Calor latente: Calor necesario para cambiar de fase a temperatura constante, por ejemplo el calor de vaporización del agua (40.66 kJ/mol a 100 °C). Ver más
Calor sensible: Calor que cambia la temperatura de una sustancia sin cambiar su fase. Se calcula integrando la capacidad calorífica. Ver más
Capacidad calorífica (Cp): Calor necesario para elevar un grado la temperatura de una unidad de sustancia a presión constante. Depende de la temperatura.
Coeficiente estequiométrico: Número que acompaña a cada especie en una ecuación química. En los balances se toma negativo para reactivos y positivo para productos.
Componente de enlace: Componente que pasa completo de una corriente a otra sin reaccionar; permite relacionar sus flujos directamente (por ejemplo, los sólidos secos en un secador). Ver más
Condiciones estándar: Temperatura y presión de referencia para reportar volúmenes de gas, por ejemplo 0 °C y 1 atm, donde un kmol de gas ideal ocupa 22.414 m³. Ver más
Constante de equilibrio K (de vaporización): Razón y/x entre la fracción de un componente en el vapor y en el líquido. Con la ley de Raoult, K = p*/P. Ver más
Conversión: Fracción de un reactivo que reacciona: (entra − sale) / entra. Ver más
Conversión en un paso: Conversión medida entre la entrada y la salida del reactor, sin considerar el reciclo. Ver más
Conversión global: Conversión medida entre la alimentación fresca y los productos de todo el proceso. Ver más
Corriente: Flujo de materia que entra o sale de un equipo. Se representa con una flecha en el diagrama de flujo.
Corriente de corte: Corriente de un ciclo de reciclo cuyos flujos se suponen conocidos para recorrer el ciclo y cerrarlo después con una ecuación. Ver más
Cristalización: Separación de un soluto de su solución en forma de cristales, por enfriamiento o evaporación. Ver más
Derivación (bypass): Parte de una corriente que se desvía alrededor de un equipo y se une después a su salida.
Diagrama de flujo: Dibujo del proceso con sus equipos y corrientes; es el primer paso para plantear un balance.
Divisor: Equipo que reparte una corriente en varias sin cambiar su composición. Ver más
Ecuación de Antoine: Correlación de la presión de vapor de una sustancia pura con la temperatura: log p* = A − B / (T + C). Ver más
Ecuación de Shomate: Correlación del NIST para la capacidad calorífica: Cp = A + B·t + C·t² + D·t³ + E/t², con t = T/1000.
Entalpía: Propiedad de estado que combina la energía interna y el trabajo de flujo. En balances se usa la entalpía específica Ĥ respecto a un estado de referencia.
Estado de referencia: Condición (temperatura y fase) a la que se asigna entalpía cero para cada componente al calcular un balance de energía. Ver más
Estado estacionario: Condición en la que nada cambia con el tiempo dentro del sistema: no hay acumulación.
Estado transitorio: Condición en la que las variables del sistema cambian con el tiempo; la acumulación no es cero. Ver más
Flujo másico: Masa que pasa por una corriente por unidad de tiempo, por ejemplo kg/h.
Flujo molar: Cantidad de sustancia que pasa por una corriente por unidad de tiempo, por ejemplo kmol/h.
Fracción másica: Masa de un componente entre la masa total de la corriente. Ver más
Fracción molar: Moles de un componente entre los moles totales de la corriente. Ver más
Grado de avance (ξ): Medida de cuánto ocurre una reacción, en moles. Cada especie cambia en ν·ξ. Ver más
Grados de libertad: Diferencia entre el número de incógnitas y el de ecuaciones independientes. Con GL = 0 el problema tiene solución única. Ver más
Humedad absoluta: Masa de vapor de agua por unidad de masa de aire seco. Ver más
Humedad relativa: Presión parcial del agua en el aire entre la presión de vapor del agua a la misma temperatura. Ver más
Inerte: Sustancia que no reacciona. En procesos con reciclo obliga a tener una purga. Ver más
Intercambiador de calor: Equipo en el que dos corrientes intercambian calor sin mezclarse. Ver más
Ley de Raoult: En una mezcla líquida ideal, la presión parcial de cada componente en el vapor es su fracción en el líquido por su presión de vapor. Ver más
Libra-mol (lbmol): Cantidad de sustancia cuya masa en libras es igual a su masa molar; equivale a 0.45359 kmol. Ver más
Masa molar: Masa de un mol de sustancia, en g/mol o kg/kmol (mismo valor numérico).
Mezclador: Equipo que une varias corrientes en una sola. Ver más
Newton-Raphson: Método numérico para resolver sistemas de ecuaciones no lineales mediante aproximaciones sucesivas. La calculadora lo usa para los sistemas acoplados.
Proceso por lote: Proceso en el que se carga el equipo, se opera sin flujos de entrada ni de salida y después se descarga. Ver más
Punto de burbuja: Temperatura a la que un líquido de composición dada empieza a hervir a una presión fija. Ver más
Punto de rocío: Temperatura a la que un vapor (o el aire húmedo) empieza a condensarse al enfriarse a presión constante. Ver más
Purga: Fracción de la corriente de reciclo que se retira del proceso para evitar que se acumulen los inertes. Ver más
Reactivo en exceso: Reactivo alimentado en mayor proporción que la estequiométrica respecto al limitante. Ver más
Reactivo limitante: Reactivo que se agotaría primero si la reacción fuera completa. Ver más
Reciclo: Corriente que regresa material de una etapa posterior a una anterior del proceso. Ver más
Recuperación: Fracción de un componente que entra a un equipo y sale por una corriente determinada. Ver más
Rendimiento: Moles de producto deseado obtenidos por mol de reactivo alimentado (o consumido), según la definición que use el problema. Ver más
Selectividad: Moles de producto deseado formados por mol de producto no deseado. Ver más
Separador: Equipo que divide una corriente en otras de distinta composición, como una columna de destilación o un filtro.
Sobreespecificado: Problema con más ecuaciones independientes que incógnitas (GL < 0). Si los datos no son coherentes, no tiene solución. Ver más
Subespecificado: Problema con más incógnitas que ecuaciones (GL > 0): faltan datos o una base de cálculo. Ver más
Temperatura adiabática de flama: Temperatura que alcanzan los productos de una combustión si no se pierde calor (Q = 0). Ver más
Trabajo de flecha (Ws): Trabajo que se transmite por un eje, como el de bombas, compresores y turbinas.
Trayectoria hipotética: Camino elegido para calcular un cambio de entalpía (calentar, cambiar de fase, volver a calentar). El resultado no depende del camino. Ver más
Vaporización flash: Separación de una mezcla en un líquido y un vapor en equilibrio al llevarla a una temperatura entre su punto de burbuja y su punto de rocío. Ver más