Balance De Energía

Balances de materia y energía

Estos balances son la etapa previa al diseño propiamente tal:

Permiten

• Evaluar la cantidad de calor por unidad de tiempo a transferir en el intercambiador, Q (Carga térmica, heat duty, heat load).

• Especificar las condiciones de operación (entrada y salida) y la escala del proceso.

Con estos datos se puede cotizar, dimensionar o diseñar el intercambiador

Diseñar implica determinar coeficientes de transferencia para, mediante ecuaciones de transferencia, obtener las dimensiones esenciales.

Los balances se escriben a partir de los flujos de masa y energía por unidad de tiempo a través de un volumen de control

Formas:

• Régimen permanente sin generación de calor: E = S

• Régimen dependiente del tiempo (transiente) sin generación de calor: E = S + A

• Régimen transiente con generación de calor: E + G = S + A

Cada una de estas cantidades son flujos de masa o energía por unidad de tiempo.

E = entra, G = generado, S = sale, A: acumulado en el Vc (este término aparece en los casos transientes)

En el caso de masa, se pueden escribir para la masa total, o bien para la masa de una de las especies constituyentes de una mezcla, y G es la generación (positiva o negativa) de esa especie por reacción química.

En el caso de energía, G es a la energía liberada o absorbida por reacción, o bien una fuente de calor impuesta.

Los términos de entrada y salida se expresan como flujos de entalpía.

En la tarea 1 vimos los balances más elementales:

• Flujos permanentes

• Sin generación de calor

• Intercambio de calor sensible y de calor latente

• Fluidos en contacto indirecto (pared intermedia)

• Con dos modo de intercambio (Transferencia de calor sensible por convección, por un lado, y por condensación por el otro).

En los casos de calor sensible:

Q = W C (Te -Ts)=w c ( ts-te)

Primer ejemplo:

Sistema aire húmedo

En un apunte anterior vimos las ecuaciones del aire húmedo.

Enfriamiento del agua de servicio en instalaciones industriales.

En plantas de proceso o de generación de energía se dispone de un servicio de agua de enfriamiento, para ser usado en diferentes lugares de la planta.

Esta agua enfría fluidos de proceso en diferentes intercambiadores o condensadores de la planta,

Sale de ellos con una temperatura que debe ser disminuida para que el agua se pueda reintegrar al servicio de agua de enfriamiento.

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