Balance general de energía:
(Acumulación energía)=(Entrada energía)-(Salida energía)+(Generación energía)-(Consumo energía)
En ausencia de reacción química la generación y el consumo de energía son nulos. \begin{equation} E_{tot}|_{t_2}-E_{tot}|_{t_1}=[m_1(\hat{U}_{1}+\hat{K}_1+\hat{\phi}_1)+m_1P_1\hat{V}_1]+Q+W_{eje}-[m_2(\hat{U}_2+\hat{K}_2+\hat{\phi}_2)+m_2P_2\hat{V}_2] \end{equation} Agrupando términos \begin{equation} \Delta E=m_1[(\hat{U}_1+P_1\hat{V}_1)+\hat{K}_1+\hat{\phi}_1]-m_2[(\hat{U}_2+P_2\hat{V}_2)+K_2+\hat{\phi}_2]+Q+W_{eje} \end{equation} De esta última ecuación se obtiene la fórmula general del balance de energía. \begin{equation} \Delta E=-\Delta[m(\hat{H}+\hat{K}+\hat{\phi})]+Q+W_{eje} \end{equation}
- Q (calor): calor intercambiado entre el sistema y el entorno debido a una diferencia de temperatura entre ambos.
- W(trabajo): Energía intercambiada entre sistema y alrededores debido a una fuerza que actúa a través de un desplazamiento de los límites del sistema. Existen dos tipos de trabajo:
- 1/ trabajo del eje, se define como el trabajo hecho por/o sobre el fluido al pasar por una pieza de un equipo (turbina o bomba) y transmitido por un eje ($W_{eje}$);
- 2/ trabajo de flujo, es el trabajo que se intercambia entre cada unidad de masa de fluido y el fluido que lo rodea. \item K (energía cinética): energía que posee un sistema debido a su velocidad relativa con los alrededores.
- $\phi$ (energía potencial): energía que posee un sistema debido a la fuerza que ejerce el campo gravitatorio sobre la masa del cuerpo.
- U (Energía interna): medida macroscópica de las energías molecular, atómica y subatómica de una sustancia.
- H (Entalpía): H=U+PV.
- Convenio de signos: Calor absorbido = positivo. Trabajo cedido por el sistema = positivo.
Algunas simplificaciones de la ecuación general:
- Sistemas en estado estacionario (sin acumulación de energía), $\Delta E=0$
- Sistemas cerrados (sin entrada ni salida de materia) $Q+W_{eje}=\Delta E$
- Si la velocidad con que entra la masa en el sistema no es igual a la velocidad con que sale, tendremos una variación de energía cinética $\Delta K$
- Cuando la entrada de fluido y la salida no están a la misma altura habrá un cambio en la energía potencial $\Delta \phi$