Em geral

Balanço de materiais é um método matemático usado principalmente em engenharia química. De acordo com [1]​, um balanço material seria a “conta quantitativa das quantidades de material dentro e através dos limites de um sistema”. Baseia-se na lei da conservação da matéria (a matéria não se cria nem se destrói, apenas se transforma), que estabelece que a massa de um sistema fechado permanece sempre constante (excluindo as reações nucleares ou atômicas em que a matéria se transforma em energia segundo a equação de Einstein, e a matéria cuja velocidade se aproxima da velocidade da luz). Em geral, para a prática do profissional de Engenharia Química, é imprescindível a utilização da equação de equilíbrio geral, neste caso para a disciplina:.

Porém, para o caso particular da matéria total, por se tratar de uma propriedade conservativa, não haverá geração nem consumo (massa não é criada nem destruída, excluindo os casos mencionados) portanto, a massa que entra em um sistema (definida por seus limites) deve sair do sistema ou acumular-se dentro dele, assim:

Os balanços materiais são comumente desenvolvidos para a massa total que cruza os limites de um sistema. Além disso, eles podem se concentrar em um elemento ou composto químico. Quando os balanços de materiais são escritos para compostos específicos e não para a massa total do sistema, é introduzido um termo de produção (que é equivalente ao que é gerado na reação química menos o que desaparece):

O termo produção pode ser usado para descrever taxas de reação. Os termos de produção e acumulação podem ser positivos e negativos.

A maioria dos processos industriais são contínuos, com um mínimo de alterações ou paradas. Neste tipo de processos, com exceção dos períodos de arranque e de paragem, o tempo não é uma variável a considerar, pelo que as variáveis ​​intensivas dependem apenas da posição, sendo o regime estacionário.

Nestes sistemas em estado estacionário o termo de acumulação desaparece, simplificando a equação para o seguinte:

Ao mesmo tempo, nos sistemas onde não ocorre reação química, é ainda mais simplificado:

Os balanços materiais podem ser integrais ou diferenciais. O equilíbrio integral centra-se no comportamento global do sistema, enquanto o diferencial centra-se nos mecanismos dentro do sistema (que, por sua vez, afetam o comportamento global). Nos casos mais simples, o interior do sistema é considerado homogêneo (perfeitamente misturado). Para fazer um balanço material abrangente, os limites do sistema devem primeiro ser identificados, ou seja, como o sistema está ligado ao resto do mundo e como o resto do mundo afecta o sistema.

Eles também podem ser classificados da seguinte forma: