Aplicaciones del
Balance General de
Energía sin ocurrencia
de reacciones
Gabriela Alejandra Morán
Objetivos
Objetivos
• Escribir el balance de energía general en palabras y símbolos para sistemas abiertos y cerrados.
• Aplicar el balance de energía general para resolver problemas específicos.
Introducción
Introducción
El profesional de la química deberá tener en cuenta, especialmente, las formas de energía asociadas con la masa y en sus cálculos no olvidar la ley de la conservación de la energía según la cual la energía no puede crearse ni destruirse en los procesos que no incluyen reacciones nucleares pero sí puede convertirse de una forma en otra.
Esta ley, también conocida como la primera ley de la termodinámica es la base para realizar los balances de energía. Se puede entender un balance energético
Aplicaciones
Aplicaciones
Entre las aplicaciones del balance de energía, pueden considerarse las siguientes:
-Lograr una producción efectiva de calor -Recuperar y usar efectivamente el calor -Determinar el consumo de combustible
¿Qué es el Balance de Energía?
¿Qué es el Balance de Energía?
El balance de energía es un principio físico fundamental al igual que la conservación de masa, que es aplicado para determinar las cantidades de energía que es intercambiada
y acumulada dentro de un sistema. La velocidad a la que el calor se transmite depende directamente de dos variables:
la diferencia de temperatura entre los cuerpos calientes y fríos y superficie disponible para el intercambio de calor.
• La expresión matemática del balance de energía puede simbolizarse de la siguiente manera, una vez hecho los arreglos matemáticos respectivos:
• Donde ∆E es la diferencia de energía total de sistema (acumulación)
durante un proceso o cambio de estado, Q (Calor) y W (Trabajo) que son energías de transferencia hacia el sistema del entorno o viceversa,
∆(H+K+P) son energías que se transportan con la materia que entra o
• Esta ecuación puede ser aplicada a un equipo individual o a toda una planta. en la ecuación se pueden introducir algunas
simplificaciones:
- No hay transferencia de masa
-No hay acumulación de energía dentro del sistema, ni transferencia de masa ni reacción.
-No hay acumulación o reacción pero si hay transferencia de masa(Q=0,W=0,K=0,P=0,SR=0)
Sistema Cerrado
Sistema Cerrado
Es aquel que no presenta intercambio con el medio ambiente que lo rodea, pues es hermético a cualquier
influencia ambiental. Así, los sistemas cerrados no reciben ninguna influencia del ambiente, y por otro lado tampoco influencian al ambiente. No reciben ningún recurso externo, operan con un intercambio de materia y energía con el
La ecuación general que rige este sistema es: ΔE ---> ΔU + ΔK + ΔP = Q + W
Merece la pena recordar algunos tipos de procesos especiales asociados a los problemas
De balance de energía: 1. Isotérmico
2. Isobárico
3. Isométrico o isocorico 4. Adiabático(Q=0)
Ejemplos:
-Olla de presión que no permite el escape de gases. -A nivel de laboratorio un reactor
Sistema Abierto
Sistema Abierto
Es aquel que presenta relaciones de intercambio con el ambiente, a
través de entradas y salidas. Los sistemas abiertos intercambian materia y energía regularmente con el medio ambiente. Son eminentemente
adaptativos, es decir, deben reajustarse constantemente a las condiciones del medio.
La ecuación general que rige este sistema es la siguiente:
ΔE = Q ± W-Δ[(H+K+P)m]
Ejemplos:
El motor de un auto
Una vela realizando combustión
Ejercicios
Ejercicios
1. Se esta comprimiendo aire de 100 kPa y 255K (estado en el que tiene una entalpía de 489 kJ/kg) a 1000 kPa y 278 K (estado en el que tiene una entalpía de 509 kJ/kg). La velocidad de salida del aire del compresor es de 60 m/s.
