57 Bilanci di materia ed energia 2.1 Capitolo 2 LE EQUAZIONI DI BILANCIO ED I PRINCIPI DI CONSERVAZIONE Le equazioni di bilancio di materia ed energia rivestono un ruolo fondamentale in numerose problematiche che riguardano le tecnologie chimiche al punto da essere la classe di equazioni usata più di frequente. Riferite allo studio delle operazioni unitarie, i bilanci di materia consentono di mettere in relazione le portate e le composizioni delle varie correnti in ingresso e in uscita. I bilanci di energia, che derivano direttamente dal primo principio della termodinamica, applicati alle singole apparecchiature, consentono la valutazione delle temperature all interno del sistema e nelle correnti in ingresso ed in uscita e consentono altresì il calcolo del calore o del lavoro messi in gioco. Nei reattori chimici, che devono provvedere alle necessità delle reazioni esotermiche ed endotermiche, i bilanci di energia sono strettamente interconnessi con la stechiometria delle reazioni e con la termodinamica chimica che ci fornisce tutte le informazioni sull energia messa in gioco. Anche la teoria e la tecnica dei controlli automatici partono dalla formulazione dei bilanci per l analisi dei sistemi e per la valutazione degli effetti dei vari disturbi che influenzano il processo. Riferiti all intero processo i bilanci consentono una analisi delle quantità di materie prime, prodotti finiti, sottoprodotti e residui, nonché l analisi dei fabbisogni energetici complessivi (v. Fig. 2.1). Emissioni nell aria Energia dissipata nell ambiente Prodotti Processo Materie prime Fig. 2.1 Emissioni nelle acque Emissioni nel suolo Bilancio dei materiali Contenuto energetico materie prime Processo Lavoro Calore Bilancio energia Bilancio generale di materiali ed energia nei processi industriali. Contenuto energetico nei prodotti e nelle emissioni