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Balanço de Massa
'Tudo tem que ir para algum lugar' é uma maneira simples de expressar um dos princípios mais fundamentais da engenharia. Mais precisamente, a lei de conservação de massa diz que quando reações químicas ocorrem, matéria não é criada nem destruída (embora em reações nucleares massa possa ser convertida emenergia). O que esse conceito nos permite fazer é observar o movimento dos materiais (ex. poluentes) de um lugar para outro, com equações de balanço de massa.
O primeiro passo numa análise de balanço de massa é definir a região particular no espaço que será analisada. Como exemplo, essa região pode incluir qualquer coisa, desde um simplestanque de mistura química até uma usina de carvão, um lago, um braço de rio, etc. Desenhando um limite imaginário ao redor de uma região, como está sugerido na figura abaixo, nós podemos então começar a identificar um fluxo de matéria através das fronteiras, como também a acumulação de material dentro da região.
Uma substânciaque entra na região tem três possíveis destinos. Algumas podem deixar a região sem mudanças; algumas podem ficar acumuladas dentro da região; e algumas devem se converter em outras substâncias (ex. CO entrando deve ser oxidado para CO2 dentro da região). Assim, usando a figura 1 como um guia, as seguintes equações de balanço de massapodem ser escritas para cada substância de interesse:
(Taxa de entrada) = (Taxa de saída) + (Taxa de conversão) + (Taxa de acumulação)
Freqüentemente, a equação 1 pode ser simplificada. A simplificação mais comum resulta quando condições de regime permanente ou equilíbrio podem ser considerados. Equilíbrio simplesmentesignifica que nada varia com o tempo; o sistema teve suas alimentações ('inputs') mantidas constantes, por tempo suficiente, que qualquer transiente teve tempo de dispersar-se. As concentrações dos poluentes são constantes. Então, a taxa de acumulação na equação 1 é zero, e os problemas podem ser resolvidos usando