Tasapainolaskelmilla

Tasapainolaskelmilla tarkoitetaan laskentamenetelmiä, joilla tarkastellaan ja varmistetaan järjestelmän tasapainoa. Tasapainossa säilyvät määrät noudattavat sovellettavia säilymislakeja, kuten aineen säilymistä sekä energian säilymistä, ja ne ovat johdettavissa rajatylittävistä virroista. Termi kattaa useita sovellusalueita, joissa tasapainoa pidetään perusoletuksena.

Käyttökohteita ovat esimerkiksi kemianteollisuus ja prosessitekniikka, joissa lasketaan massavirtojen ja energian kulun tuotantoprosesseissa; ympäristö- ja elintarvikeala sekä biologia, joissa laaditaan aine- ja energiataseita ekosysteemeissä tai tuotantoprosesseissa; sekä talous ja kirjanpito, joissa pyritään tasapainottamaan tulot, menot sekä varaston muutokset.

Menetelmät vaihtelevat yksinkertaisista algebraattisista ratkaisuista tasapainoehtojen muodostamiseen aina lineaarialgebran tai iteratiivisten mallinnus- ja optimointimenetelmien käyttöön. Tärkeää on määritellä järjestelmän rajat ja valita asianmukaiset säilyvyyslait, kirjoittaa tasapainoehdot ja ratkaista tuntemattomat suureet.

Esimerkki: kemiallisessa reaktiossa A -> B + C toteutuu massatase, kun A:n, B:n ja C:n määrät sekä mahdolliset sivutuotteet otetaan huomioon. Tällaiset laskelmat tukevat prosessisuunnittelua, tehokkuuden arviointia ja ympäristövaikutusten huomiointia.