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Capitulo 5_ Balance de Energìa de procesos 19/05/2016
PRG-300-GESTION 2016 1
CAPITULO 5
BALANCE DE ENERGIA
Capitulo 5_Balance de Energiìa 1
LEY DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA
La energía no se crea ni se destruye,
sólo se transforma.

ENERGÍA
 Definiciones:
 Capacidad para producir trabajo.
Puede adoptar distintas formas convertibles directa o
indirectamente unas en otras: Radiación electromagnética,
Energía Potencial, Energía Eléctrica, Energía Química (de
enlace), Energía Cinética, Calor.

Son formas de energía en tránsito, entre el sistema y sus
alrededores.
* Trabajo (W), energía en tránsito debido a la acción de una
fuerza mecánica.
* Calor ( Q ): tránsito resultado de la diferencia de temperaturas
entre el sistema y sus alrededores.
En un sistema cerrado su balance neto es 0, en un sistema
abierto, su balance neto afecta a la energía interna del sistema
según el balance global sea positivo o negativo.
CALOR Y TRABAJO

Algunas aplicaciones de los balances entálpicos
 Cálculo de la cantidad de calor (Q) necesaria para
modificar la temperatura, estado de agregación o naturaleza
química de un determinada cantidad de materia.
 Cálculo del caudal de fluido refrigerante o de calefacción
necesario para mantener las condiciones de trabajo de una
operación.
 Cálculo de los caudales de calor intercambiado requeridos
para que una operación se realice en condiciones isotérmicas
o adiabáticas.
 Cálculo del consumo de combustible para producir el calor
necesario en una operación.
Calculo de Rendimientos y Propuestas de estrategias.

PROPIEDADES DE LA ENTALPÍA
Es una función de estado del sistema.
 No se pueden calcular valores absolutos de la entalpía.
 Es una magnitud extensiva: asociada a la cantidad total de energía
contenida en las sustancias que toman parte en el proceso.
 Es aditiva: permite establecer las ecuaciones de balance de energía.
 Cuando H tiene signo negativo, el proceso es exotérmico: el
sistema desprende energía.
Estructura de los términos de la ecuación del balance entálpico
     
J/kg
específica
Entalpía
x
kg
materia
de
Cantidad
J
Total
Entalpía



















 Aplicación a sistemas en régimen estacionario
que intercambian calor con el medio.
 Incluye cambios en la temperatura, en el estado
de agregación o en la naturaleza química de las
sustancias.
 No se considera la contribución de la energía
mecánica (variaciones de energía potencial y
cinética despreciables) al estado energético del
sistema.
BALANCES ENTÁLPICOS

Q = H2 – H1
CÁLCULO DE ENTALPÍAS
-No se pueden calcular valores absolutos de entalpía
- Para aplicar la ecuación hay que establecer un
estado de referencia
El correspondiente a a los elementos libres de todas las sustancias a una
presión y temperatura (generalmente 1 atmósfera y 25ºC)
La entalpía de una sustancia (con respecto a un estado de
referencia) es la suma de tres contribuciones:
 Entalpía o calor de formación
 Calor sensible
 Calor latente
Tref
fi
s
i
i
H
m

)
(
,
Tref
T
C
m i
p
i
i



i
i
i
m  T’
BALANCES ENTÁLPICOS
Valores tabulados para condiciones de referencia.
 Cambios de temperatura
donde Cp es capacidad calorífica (o calor específico) a presión constante y m cantidad
(o caudal) del componente considerado.


c
i
i
,
p
i T
C
m
H 

 Cambio de estado de agregación
donde  es calor latente a presión constante y m cantidad (o caudal) del
componente considerado.


c
i
i
i
m
H 


Balances de Energía
Junto con los balances de materia son una
herramienta fundamental para el análisis de procesos.
Contabilidad del flujo de energía en un sistema
Determinación de los requerimientos energéticos
de un proceso
Todas las corrientes de un proceso están relacionadas de forma que
dados los valores de algunas variables de las corrientes de entrada y
salida se pueden derivar y resolver ecuaciones para obtener los
valores de otras sin necesidad de medirlas.

 Intercambiador de Calor, realiza la función doble de calentar y
enfriar dos fluidos.
 Condensador ,condensa un vapor o mezcla de vapores.
 Enfriador, enfría un fluido por medio de agua.
 Calentador , aplica calor sensible a un fluido.
 Re hervidor Conectado a la base de una torre fraccionadora
proporciona el calor de re-ebullición que se necesita para la
destilación. (Los hay de termosifón, de circulación forzada, de
caldera)
 Vaporizador, es u n calentador que vaporiza parte del líquido.
 Horno de proceso, proporciona calor por convección para
separar fluido aprovechando el punto de ebullición.
 Aero enfriador, aprovecha para enfriar el aire.
HORNO DE PROCESOS

CALENTADOR A FUEGO DIRECTO
Montaje de un Aero enfriador
PRG-300- EQUIPOS PARA
PROCESOS 24

PROCESOS 25
Vista del mazo de tubería del interior de un intercambiador
PROCESOS 26
Vista de un intercambiador de calor

PROCESOS 27
Transporte de horno de proceso
PROCESOS 28
Calentador de fuego directo

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