BALANCDE DE ENERGIA Y TRANSFERENCIA DE CALOR

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA

CURSO: BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA

GRUPO 1

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA

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FACULTAD DE ARQUITECTURA, INGENIERÍA CIVIL Y DEL AMBIENTE

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL

CURSO: BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA

TEMA: BALANCDE DE ENERGIA Y TRANSFERENCIA DE CALOR

CICLO: 5TO SEMESTRE

GRUPO: 1

ALUMNO: CORNEJO BALLON JAVIER

AÑO 2017

BALANCE DE ENERGIA

Cornejo Ballón Javier. R

Estudiante de la Universidad Católica Santa María

Facultad de Arquitectura, Ingeniaría Civil y del Ambiente

Escuela de Ingeniería Ambiental

V semestre.

RESUMEN

Se tuvo como objetivo en esta práctica comprender y aprender algunos conceptos básicos en lo que respecta al balance de energía, así como, la aplicación de estos conceptos y ecuaciones para analizar los diferentes sistemas que se presentaran tanta teóricamente como los que veremos en la práctica diaria de nuestra carrera.

PALABRAS CLAVES: Sistema, balance de energía, transferencia, entalpía.

ABSTRACT

The objective of this practice was to understand and learn some basic concepts regarding the energy balance, as well as the use of these concepts and equations to analyze the different systems presented in a theoretical way, such as we will see in practice Daily of our career.

KEYWORDS: Balance of energy, system, energy, transfer, enthalpy

FUNDAMENTO TEORICO

BALANCE DE ENERGÍA

IMPORTANCIA

Permite determinar las necesidades energéticas importantes en el valor energético.

TIPO DE SISTEMAS

• Sistema abierto: existe una libre transferencia de materia y energía.
• Sistema cerrado: existe una libre transferencia de energía mas de no de materia.
• Sistema adiabático: también llamado sistema aislado, no entra ni sale materia ni energía.

TIPOS DE ENERGIA

• Energía de trasferencia: calor y trabajo, el trabajo es un modo de transferencia de energía entre un sistema y en su entorno que generalmente se manifiesta por presentar una fuerza mecánica.
  el calor como flujo de energía entre un sistema y su entorno debido a diferencias de temperatura que hay.
• Energía propia del sistema: la energía cinética aparece cuando el sistema está expuesto a una velocidad.

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• Energía potencial: cuando el sistema está expuesto a la gravedad.

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• Energía nuclear (U): la energía interna que presenta cualquier sustancia.
• Entalpia: cantidad de energía  de un sistema que puede intercambiar con su entorno.

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ECUACIONES DE BALANCE DE ENERGÍA EN UN SISTEMA CERRADO:

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Donde:

• Ms: masa de salida
• Me: masa de entrada
• U: energía interna
• Ec: energía cinética
• Eg: energía potencial
• Q: calor (positivo si entra al sistema o negativo si sale del sistema)
• W: trabajo (positivo si produce trabajo o negativo si realiza trabajo)

ECUACIONES DE BALANCE DE ENERGÍA EN UN SISTEMA ABIERTO:

La ecuación es:

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Se sabe que: [pic 7]

Entonces la ecuación queda expresada a:

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EJEMPLO

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F1 = 300C                                                                          [pic 10][pic 11]

                                                                                                                    F2 = 600C

F3 = 800C                                                                                                    F4 = 400C[pic 12][pic 13]

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CONCLUCIONES

• El balance de energía es importante en el momento de determinar las necesidades energéticas, es constantemente usado en bioprocesos a escala industrial

BALANCE DE ENERGIA CON TRANFERENCIA DE CALOR

Cornejo Ballón Javier. R

Estudiante de la Universidad Católica Santa María, Facultad de Arquitectura, Ingeniaría Civil y del Ambiente

Escuela de Ingeniería Ambiental.

V semestre.

RESUMEN

Se determinó por medio de esta práctica la temperatura final del sistema con dos distintos experimentos, uno utilizando el etanol y otro utilizando el agua.

 En estas se halló la transferencia de calor que provienen del sistema y las sustancias, también se analizó en cuál de las ecuaciones dadas en la primera clase se debería de usar para los cálculos de los datos obtenidos.

PALABRAS CLAVES: Transferencia, sistema abierto, calor, capacidad calorífica, capacidad especifica.

ABSTRACT

The final temperature of the system was determined by means of this practice with two different experiments, one using ethanol and the other using water.

 In these was found the heat transfer from the system and the substances, it was also analyzed in which of the equations given in the first class should be used for calculations of the data obtained..

KEYWORDS: Heat, transfer, open system, heat capacity, specific capacity.

OBJETIVOS

General

Comprender mejor el balance de energía que se presenta y da con el sistema por transferencia de calor, y así tener como resultado una mejor idea y sobre la ley de conservación de la energía.

Específicos

• Relacionar tanto los valores teóricos con los experimentales
• Obtener el calor transferido

INTRODUCCION

La transferencia de calor, es el modo microscópico de trabajo, donde la energía es transferida a través de la frontera de un sistema debida a una diferencia de temperatura; siendo la temperatura una propiedad macroscópica, que nos permite relacionar la transferencia de energía a nivel molecular. Debemos ante nada considerar un concepto básico: una transferencia positiva de calor agrega energía a un sistema. Un trabajo positivo extrae energía de un sistema. Existen tres mecanismos diferentes por los cuales ocurre la transferencia de calor: i. Conducción, en donde el calor pasa a través de la sustancia misma del cuerpo. ii. Convección, en el cual el calor es transferido por el movimiento relativo de partes del cuerpo calentado, iii. Radiación, mecanismo por el que el calor se transfiere directamente entre partes distantes del cuerpo por radiación electromagnética.

En los sólidos es común la conducción, aunque también se da en fluidos. En gases y líquidos la convección y la radiación tienen importancia destacada, pero en los sólidos la convección puede considerarse ausente, debido a la alta cohesión intermolecular y la radiación generalmente aparece asociada a los otros dos modos de transferencia. De los tres procesos de transporte a estudiar, el transporte de calor es probablemente el más familiar dado que es parte de nuestra experiencia diaria, por ejemplo lo vemos cuando se nos enfría la sopa o el café. En la ingeniería los procesos que emplean transporte de calor aparecen frecuentemente en la construcción: cuando se pretende aislar térmicamente una cubierta o bien un muro. Durante el comienzo del movimiento capitalista y el proceso de industrialización se tratado de usar la energía con mayor eficiencia para generar más ganancia. Es por eso que una teoría clave en estos procesos industriales es la conservación de energía, en el cual utilizaremos el balance de energía para la predicción de un sistema. Y en especial en sistemas abiertos, ya que son los que más se utilizan en bioprocesos.  Por definición de proceso abierto, en estos hay un flujo de materia que atraviesa los límites del mismo mientras el proceso se lleva a cabo. Por lo tanto, para que la masa ingrese al sistema es necesario efectuar un trabajo para empujar esta masa en el sistema y el sistema debe realizar un trabajo sobre los alrededores para que la masa pueda salir del sistema.

Ambos trabajos (tanto de ingreso o de egreso) deben ser incluidos en el balance de energía, y la diferencia entre ambos es el trabajo de flujo. En realidad en estos sistemas, más que hablar de trabajo decimos velocidad de transferencia de energía como trabajo o trabajo/tiempo.

FUNDAMENTO TEORICO

Conducción: Existe transferencia de calor por conducción en un material debido a la presencia de diferencias de temperatura dentro del material. Si bien es frecuente en sólidos, también se puede dar en líquidos y gases. 4

La teoría de la conducción del calor puede basarse en una hipótesis sugerida por el siguiente experimento: tomemos una placa de algún sólido limitada por dos superficies planas paralelas de una extensión tal que, desde el punto de vista de las partes entre los dos planos, puedan suponerse infinitos.1

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