Balance
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INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE ALAMO TEMAPACHE MATERIA: BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA
INTEGRANTES: SANTANDER CORDOBA CHRISTIAN CASADOS MOLAR JUANITA HERNANDEZ PACHECO M. EUGENIA DEL ANGEL ALARCON SANDRA VARGAS REYES MICHELLE
TEMA:
SISTEMA: Cualquier masa de material o segmento de arbitrariamente
equipo y en el
especificados cual deseamos
concentrar nuestra atención. Un sistema se define circundándolo con una frontera.
PROPÍEDAD: Una característica de un material que se puede medir, como presión, volumen o temperatura, o que se puede calcular, si no se mide directamente, como ciertos tipos de energía.
PROPIEDAD EXTENSIVA
PROPIEDAD INTENSIVA
PROPIEDAD EXTENSIVA: Aquella cuyo valor es la suma de los valores para cada uno de los subsistemas que constituyen el sistema completo.
PROPIEDAD INTENSIVA: Aquella cuyo valor no es aditivo y no varia con la cantidad del material que contenga el subsistema.
ESTADO: El conjunto dado de propiedades de los materiales en un momento dado. El estado de un sistema no depende de la forma o la configuración del sistema si no solo de sus propiedades intensivas como la temperatura, la presión y la composición.
Isobárico: la presión es constante Isotérmico: la temperatura es constante Adiabático: no se intercambia calor con el exterior Aislado: no interactúa con el ambiente Isocorico: el volumen se mantiene constante
Una sustancia pura es aquella que tiene una composición química homogénea e invariable.
Puede existir en mas de una fase, pero su composición química es la misma en todas las fases . Ejemplo:
1.- El agua liquida, una mezcla de agua liquida y vapor de, o una mezcla de hielo y agua liquida son todas sustancias puras y para cada fase tienen la misma composición química,
2.- Una mezcla de aire liquido y aire gaseoso, no es una sustancia pura, puesto que la composición de la fase liquida es diferente de la fase de vapor. •
Nota: algunas veces, una mezcla de gases como es el aire, se considera como una substancia pura, mientras no sufra un cambio de fase.
La calidad o titulo de vapor es la fracción molar del vapor en el estado de mezcla que se obtiene a la salida de la turbina. La llamada ley de la palanca de Maxwell determina su valor. En la línea de coexistencia se tiene que:
Donde X quiere decir cualquier extensiva (salvo la entalpia libre).
propiedad
Es el titulo de vapor. Los subíndices se refieren a las propiedades del vapor y del liquido, el valor de X sin subíndices se refiere al punto cuyo titulo de vapor deseamos conocer.
Calidad del vapor es la proporción de saturado cueza al vapor en una mezcla saturada del agua/del vapor. Una calidad del vapor de 0 indica el agua del 100% mientras que una calidad del vapor de 1 indica el vapor del 100%. La calidad del vapor es muy útil en la determinación de la entalpia de las mezclas saturadas agua/del puesto que la entalpia deldel vapor (estadovapor gaseoso) es muchas órdenes de la magnitud más arriba que la entalpia del agua (estado líquido).
El dibujo y el mercado correctos del diagrama de flujos son fundamentales para resolver con eficacia los problemas de balance de energía. Al marcar el diagrama de flujo, asegúrese de incluir toda la información que necesitara para determinar la entalpia especifica de cada componente de la corriente, incluyendo las presiones y laslos temperaturas conocidas. Además indique estados de agregación de los materiales de proceso cuando no sean obvios.
Cuando las corrientes de proceso contiene varios componentes, es necesario determinar por separado las entalpias especificas de cada componente y sustituirlas en la ecuación de balance de energía al evaluar ΔH . Para mezclas de gases ideales o de líquidos con estructuras moleculares (por ejemplo mezclas de parafina), puede suponerse que H para un componente de la mezcla es la misma que H para la sustancia pura a la misma temperatura y presión.
Los balances de mezclado se presentan cuandosimples dos corrientes se unen para dar una o más corrientes de salida. En el caso más simple tendremos:
SEPARACION.- Este tipo de balance se efectúa en procesos o equipos en los que hay una corriente de entrada y dos corrientes de salida:
CONTACTO A CONTRACORR CONTRACORRIENTE IENTE
CONTACTO EN PARALELO
•
CONT CONTACTO ACTO A CONTRACORRIENTE
En este tipo de balance se tienen dos corrientes de entrada y dos de salida y dichas corrientes viajan en direcciones opuestas en el proceso o en el equipo.
•
CONTACTO EN PARALELO
Existe cuando se tienen dos corrientes de salida entrada dos corrientes de que yviajan en la misma dirección dentro del proceso o del equipo.
BALANCES CON RECIRCULACION.ciertos procesos es necesario retroalimentarEn el material a la unidad de que proviene, con objeto de enriquecer los productos, reprocesar el material que no sufrió cambios, aumentar rendimientos, etc. En estos procesos los balances de materia son una combinación de balances de separación y mezclado.
BALANCES CON DERIVACION.En ciertos tipos de procesos la corriente principal se divide en dos corrientes paralelas: una que alimenta al equipo, y otra que se mezcla con la corriente que sale del equipo. El objeto de esta separación es el de mantener una uniformidad en la concentración de descarga. También se logra con esta operación tener equipos de tamaño mas reducido de los que se tendrían si se alimentara toda la corriente. Los balances que se presentan son parecidos a los de recirculación.
Flujo laminar: las partículas se mueven en direcciones paralelas formando capas láminas, el fluido es uniforme y regular.
o
La viscosidad domina el movimiento del fluido, donde:
Flujo turbulento las partículas se mueven de forma desordenada en todas las direcciones; es imposible conocer la trayectoria individual de cada partícula.
La caracterización del movimiento debe considerar los efectos de la viscosidad y de la turbulencia; se hace con:
Cuando ocurren cambios de fase de sólido a líquido, líquido a vapor y viceversa, ocurren
grandes cambiosEstos en el cambios valor de se la entalpía de las sustancias. denominan “Calor latente” y es constante referido a la unidad de masa(valores se encuentran en tablas). Los cambios de entalpía que tienen lugar en una sola fase se conocen como cambios de “Calor sensible” En los cambios de fase tenemos: calor de fusión, calor de evaporación, condensación y calor de sublimación.
calor
En la participación de los sistemas de traspaso térmico, a condensador es el cambio de calor el cuál condensa una sustancia de su estado gaseoso gaseoso al al estado líquido . Al obrar así, el calor latente es dado hacia arriba por la sustancia, y transferirá el líquido al refrigerador del condensador.
Se conoce por evaporador al intercambiador de calor que genera la transferencia de energía térmica contenida en el medio ambiente hacia un gas refrigerante a baja temperatura y en proceso de evaporación. Este medio puede ser aire o agua.
La destilación es un método para separar los componentes de una solución; depende de la distribución de las sustancias entre una fase gaseosa y en que presentes introducir
una liquida, y se aplica a los casos todos los componentes están en las dos fases. En vez de una nueva sustancia en la mezcla,
con el fin de obtener la segunda fase la nueva fase se crea por evaporación o condensación a partir de la solución original.
El principal objetivo de la destilación es separar los distintos componentes de una mezcla aprovechando para ello sus distintos grados de volatilidad. Otra función de la destilación es separar los elementos volátiles de los no volátiles de una mezcla.
Humidificadores: Se usa especialmente para restaurar el nivel de humedad relativa cuando en verano el aumento de temperatura produce una disminución de ésta.
Básicamente existen tres tipos de humidificadores:
Fríos (ultrasónicos)
Calientes (electrodos)
Calientes (evaporación)
Por lo general, el termino secado se refiere a la eliminación de humedad en una sustancia. El secado es un método de conservación de alimentos consistente en extraer el agua de estos, lo que evita la proliferación de microorganismos y la putrefacción. El agua suele eliminarse por evaporación (secado al aire, al sol, ahumado o al viento) pero, en el caso de la liofilización, los alimentos se congelan en primer lugar y luego se elimina el agua por sublimación.
Ecuación general del balance de energía:
Acumulación de energía dentro del sistema
Transferenci
Transferenci a de energía
aalde energía sistema a través de su frontera
hacia fuera del sistema a través de su frontera
Generación de energía dentro del
Consumo de energía dentro del
sistema
sistema
Se dice que un sistema es abierto o cerrado dependiendo que exista o no transferencia de masa a través de la frontera del sistema durante el período de tiempo en que ocurre el balance de energía. Por definición un proceso intermitente es un proceso cerrado y los procesos semiintermitente y continuo son sistemas abiertos.
Una ecuación integral de balance de energía puede desarrollarse para un sistema cerrado entre dos instantes de tiempo.
energía final del sistema – energía inicial del sistema = energía neta transferida
Por definición en un sistema abierto se observa la transferencia de materia a través de sus fronteras cuando ocurre un proceso. Debe realizarse trabajo sobre el sistema para que exista una transferencia de materia hacia él y la masa que sale del sistema realiza trabajo sobre los alrededores(entorno)ambos términos de trabajo deben incluirse en la ecuación de balance de energía.
LEY DE WEILER: Nada es imposible para la persona que no tiene que hacerlo.
LEY DE HOWE: Todo individuo tiene un plan que no funciona.
Ley 90/90: el primer 10% de tarea requiere el 90% del tiempo. El 90% restante ocupa el 10% que queda.
LEY DE GORDON: si no vale la pena realizar un proyecto, no vale la pena realizarlo bien.
LEY DE SLACK: lo mínimo con que se conforme será lo máximo que pueda esperar obtener.
Polya* cuatro pasos para resolverrecomienda problemas yseguir acertijos: definir, planear, ejecutar el plan y mirar hacia atrás. Las características claves de esta estrategia son la interacción entrecritico los pasos y la combinación del pensamiento y creativo.
Fogler y LeBlanc analizan un programa de cinco pasos:
1)
Definir el problema
2) 3)
Generar alternativas Optar por un curso de acción
4)
Llevarlo a cabo
5)
Evaluar el o los resultados
1) 2) 3)
El enfoque deKepner-Tregoe (KT)5 para la resolución problemas también es un método organizado, implica tres fases:
Análisis del problema Procedimientos de decisión Identificación de potenciales trampas futuras asociadas la solución del problema.
Durante los últimos diez años, los paquetes de software que realizan cálculos simbólicos y numéricos junto con representaciones graficas se han convertido en una herramienta indispensable para todos los ingenieros. El gran potencial de las computadoras radica en su capacidad para hacer cualquier cosa que pueda describirse matemáticamente como una serie de operaciones y decisiones lógicas.
Podemos usar programas de resolución de ecuaciones de bajo costo (como TK solver Plus, Gauss9), disponibles para microcomputadora, para resolver balances de materia lineales y no lineales.
El software de hoja de calculo es tal vez la herramienta numérica mas ampliamente utilizada en la computación personal. Por esta razón, se ha tenido que ampliar las posibilidades de estos programas hasta adquirir algunas de las características delas otras herramientas de computadora. Hay un sinnúmero de paquetes de hojas de calculo comerciales.
Su usas hojas de calculo para sus problemas, procure evitar los siguientes errores:
1.
Formulas erróneas, sobre todo al referirse a la celda equivocada
2.
Especificación incorrecta del intervalo de la formula
3.
De una variable o un vector clave Introducción de datos no validos incorrectos.
4.
o
