Balance de masa y energia. Conceptos básicos de los balances de energía

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Universidad de Guayaquil

Facultad de Ingeniería Industrial

Carrera de Ingeniería Industrial

Asignatura

Balance De Masa y Energia

Docente

Erwin J. Murillo López

Estudiante

ZAMORA COBEÑA RONNY Dario

IND-S-NO-5-7

Periodo: 2023 - 2024 CII 

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BALANCES DE ENERGÍA

Conceptos Básicos de los Balances de Energía

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materia y energía se definen como la determinación cualitativa y cuantitativa de los requerimientos de materiales y energía involucrados en un proceso químico industrial de energía en la industria química es de vital importancia debido a que es un insumo para la elaboración de productos intermedios o finales nosotros como ingenieros químicos debemos ser capaces de poder determinar la cantidad de energía que necesitan los equipos o bien lo que necesitan los procesos la energía que se requiere para poder calentar o enfriar una corriente generalmente se puede determinar como calor dicho calor o energía los suministro de un medio que generalmente es vapor de agua o agua todo ingeniero químico debe de tener en cuenta principalmente que todas aquellas formas de energía asociadas con la masa y dentro de los cálculos no olvidar la ley de la conservación de la energía

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que como ya repasamos en balances de masa 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 nosotros ya la conocemos y es la primera ley de la termodinámica es la base para poder realizar los balances de energía ahora bien una vez dicho esto necesitaremos hacer uso de conceptos básicos revisados balance energético podemos comentar que es una contabilidad del aporte y del consumo de energía en un sistema el balance de materia y el balance de energía de un proceso son herramientas fundamentales para el análisis del mismo entre otras aplicaciones los balances de energía pueden considerarse como los siguientes lograr una producción efectiva de calor recuperar y usar efectivamente el calor determina el consumo de combustible y calcular la cantidad de energía mecánica necesaria vamos a repasar los tipos de energía ya habíamos revisado que no existe hasta ahora una definición exacta o satisfactoria de la energía se dice que la energía es algo que tiene una facultad una aptitud o una potencia de producir cambios en el estado de los cuerpos incluyendo cambios en sus movimientos o bien producir trabajo mecánico o eléctrico o entre otros ustedes este repasen la energía puede clasificarse en dos grandes grupos tanto energías almacenadas y energías en transición al primer grupo corresponden todas las energías que permanecen en un sistema hasta que mediante alguna transformación pueden convertirse en otro tipo de energía ahora bien revisemos las siguientes energías tenemos la energía cinética y además tenemos la energía potencial

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 estos dos tipos de energía son los componentes de la energía total de un sistema por ejemplo la energía cinética nos habla de que es la energía debida al movimiento del sistema respecto a un sistema de referencia y la vamos a indicar cómo sigue energía cinética es igual a la masa por la velocidad al cuadrado entre 2 por lo tanto la energía potencial es la energía debida a la posición del sistema en un campo potencial de fuerzas o a su configuración respecto a un estado de equilibrio y vamos a indicar la como sigue en la siguiente ecuación energía potencial es igual a la masa por la gravedad por la altura a continuación tenemos a la energía interna la energía interna es la energía debida al movimiento de las moléculas y a la interacción entre ellas que se manifiesta a través de la temperatura del sistema no es posible expresarla mediante una relación de las variables de estado ni calcularla de forma absoluta solamente las diferencias aquí tenemos un esquema en el cual tenemos la energía potencial sumada a la energía cinética que ya definimos en el slide anterior es igual a la energía interna entonces así es como nosotros vamos a poder identificar y poder determinar a la famosa energía interna de igual manera esto ya lo revisamos y ustedes ya lo repasaron en clases de termodinámica ahora vamos a ver la transferencia de energía la transferencia de energía entre un sistema cerrado y sus alrededores puede realizarse de dos formas tenemos el calor el calor es la energía que fluye como resultado de una diferencia de temperatura entre el sistema y y sus alrededores y tenemos además el trabajo esta es la energía que fluye en respuesta a la aplicación de una fuerza recuerden que el calor es positivo si lo recibe el sistema y el trabajo es positivo si es realizado sobre el sistema en cuestión de igual manera esto ya lo revisamos en clases de termodinámica a continuación tenemos a la entropía la entropía es la función de estado resultado de la combinación de la energía interna con una parte del trabajo que genera el sistema aquí tenemos la expresión entalpía que la vamos a venir indicando en jules o en unidades de energía es igual a la energía interna más la presión por el volumen el término p b es denominado energía de flujo y sumado a la energía interna constituye esta una nueva propiedad de estado cuando se utilizan energía por unidad de masa la expresión es la siguiente tenemos ahora la entalpía específica ustedes ya también conocen y de igual manera ya lo revisamos en clases de termodinámica que cuando tenemos una unidad o una propiedad de estado dividida entre la masa corresponde a una propiedad específica en este caso tenemos al en tal pía específica que tenemos en unidades de energía por unidad de masa o bien jules por kilogramo esto

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