Este documento presenta el cálculo del balance de energía para un proceso de acondicionamiento de aire que enfría el aire de entrada. Se resuelve primero el balance de materia para encontrar los flujos molares de salida. Luego, se calculan las entalpías de los estados de referencia y las variaciones de entalpía debido a cambios de temperatura. Finalmente, se utilizan estas entalpías en la ecuación de balance de energía para determinar la ganancia o pérdida de energía en el proceso, la cual resulta ser negativa, indic

1. UNIVERSIDADPOLITÉCNICADETLAXCALA
INGENIERÍAQUÍMICA
Balancedeenergía
SERGIORIGOBERTOPARADACUATECOTZI

2. Aire continúo proceso de
acondicionamiento. Tomar como base
100 moles de alimentación y calcular
Q.

3. 1.-Resolución de balance de
materia
• Determinación de flujo molar de corriente 2
Datos
P= 1 atm= 1.01325 bar
T=15 C= 288.15 K
Pvapor=0.018 bar
Fracción molar de la corriente 2 Agua(Ley de Raoult)
𝑋𝐴 =
𝑃𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟
𝑃𝑝𝑎𝑟𝑐𝑖𝑎𝑙
=
0.018𝑏𝑎𝑟
1.01325 𝑏𝑎𝑟
= 0.0177646188

4. • Fracción molar de la corriente 2 DA
XA=1-Y=1.0.01776461188=0.9822353812
• Balance Para encontrar corriente 2 (Por componente de DA)
F1(X)=F2(Y)+F3(Z)
100mol/s(0.90)=F2(0.9822353812)+F3(0)
𝐹2 =
90 𝑚𝑜𝑙/𝑠
0.982235381
= 91.62773173 𝑚𝑜𝑙/𝑠
• Balance para encontrar corriente 3
F3=F1-F2=100 mol/s- 91.62773171 mol/s=8.37226827 mol/s

5. Tabla de Balance de materia
Corriente Flujo molar (mol/s) Fracción molar
Agua DA
F1 entrada 100 0.100 0.900
F2 salida 91.62773173 0.01776461
88
0.98223538
12
F3 salida 8.37226827 mol/s 1 -

6. 2. Simplificación de la ecuación de
balance de energía para sistemas
abiertos.
Q+Ws=∆H+∆k +∆Ep
• No hay energía cinética.
• No hay energía potencial.
• No hay Trabajo de flecha.
• Q=∆H

7. 3. Justificación de la elección de los
estados de referencia.
• H20 (l, 15 C 1 atm)
• DA (g, 15 C 1 atm)
• Estos estados de referencia se utilizaron ya que son estados de
referencia tomados de tablas del libro de Felder de la tabla de
gases B.8 donde sus entalpias son 0.

8. ) Trayectoria en base a los estados de referencia H1
H2O (l,15 C) H2O(l,100 C) H2O(v,100 C) H2O(v,110 C)
b) Trayectoria en base a los estados de referencia H2
DA(g,25 C) DA(g,110)
c) Trayectoria en base a los estados de referencia H3
H2O (l,15 C) H2O (l,15 C)
d) Trayectoria en base a los estados de referencia H4
H2O(l, 15 C) H2O(l, 100 C) H2O(g, 100 C) H2O(g,100 C)
H2O(g, 15 C)
e) Trayectoria en base a los estados de referencia H4
DA(g, 25 C) DA(g, 15 C)

9. 4.-Cálculos de entalpias en
base a los cambios de T,P,F,X
La presión se considera despreciable ya que no hay un cambio de presión
significativo por eso ∆P =0 así como tampoco hay cambio de composición ya
que no hay reacción química.
Ha= (75.4𝑋10−3100
25
)𝑑𝑇 + ∆𝐻𝑉 = 40.656 𝐾𝑗/𝑚𝑜𝑙 + (33.46𝑥10−3
+
110
100
0.6880𝑥10−5
+ 0.7604𝑥10−8
− 3.593𝑥10−12
)𝑑𝑇=6.409 kj/mol+40.656
kj/mol+0.33466880756807 kj/mol=47.399 kj/mol
Hb= (28.94𝑥10−3
+ 0.04147𝑥10−5
+ 0.3191𝑥10−8
− 1.965𝑥10−12
)𝑑𝑇 =
100
25
2.170811048785125
Hc=0
Hd= (75.4𝑋10−3100
15
)𝑑𝑇 + ∆𝐻𝑉 = 40.656 𝐾𝑗/𝑚𝑜𝑙 + (33.46𝑥10−3
+
15
100
0.6880𝑥10−5
+ 0.7604𝑥10−8
− 3.593𝑥10−12
)𝑑𝑇= 6.409 kj/mol+40.656 kj/mol
−2.844684864328595=44.22031511 kj/mol
He= (28.94𝑥10−3
+ 0.04147𝑥10−5
+ 0.3191𝑥10−8
− 1.965𝑥10−12
)𝑑𝑇 =
15
25
−0.28944147317135

10. 5.-Calculo de Balance de
energía
• Los flujos tomados son la fracción molar por el flujo molar de
la corriente
Q=∑_SALIDA n*H-∑_ENTRADA n*H
Q=(n1)(Hc)+(n2)(Hd)+(n3)(He)-(10)(Ha)+(90)(Hb)
Q=(0)(1 mol/s)+( 44.22031511 kj/mol)(1.627737223mol/s)+(-
0.28944147317135 kj/mol)(90 mol/s)-(10 mol/s)(47.399
kj/mol)+(90 mol/s)(2.170811 kj/mol)=-572.33439 kj/s

11. Conclusión
En el cálculo del balance de energía final el resultado sale
negativo lo cual tiene sentido ya que si apreciamos en el
diagrama ocurre un enfriamiento de los componentes de
entrada a la salida por lo tanto tenemos una pérdida de energía
en nuestros compuestos.

12. Referencias
Felder, R.M. y Rousseau, R.W., Principios Elementales de los
Procesos Químicos, 3era. Edición,Edo. de México, Addison
Wesley Longman de México, S.A. de C.V. 2004.