intercambiador calor

Intercambiador de calor de carcasa y tubos

Los balances de energía resultan fundamentales para establecer las variaciones de energía que se producen durante un proceso industrial, obalances energia bien para determinar los requerimientos energéticos de una determinada operación o proceso industrial.  Algunos ejemplos son los siguientes: 

  • Energía que es necesario suministrar a un calderín de ebullición en una columna de destilación.
  • Calor que se debe suministrar o retirar a través del encamisado de un reactor para realizar una reacción endotérmica o exotérmica.
  • Calor que debemos suministrar a una caldera en un ciclo termodinámico de Rankine.
  • Potencia requerida para bombear un fluido a una determinada altura.

En cualquiera de estas situaciones es imprescindible  plantear y resolver balances de energía de foma análoga a como se han realizado en secciones anteriores los balances de materia.

Todo balance de energía responde a la siguiente ecuación de conservación:

[Acumulación de energía]=[Entrada de energía]-[Salida de energía]+[Generación de energía]-[Consumo de energía]

Esta ecuación resume la conservación de la energía, donde la entrada y salida de energía se refieren a las corrientes de entrada y salida de un sistema, la generación de energía se relaciona con la producción o consumo interno de energía, y el almacenamiento de energía representa cualquier cambio en la energía interna del sistema.

Tipos de Energía:

Energía Interna (U): Energía total contenida en un sistema, incluyendo energía cinética y potencial de las partículas.
Energía Cinética (K): Energía asociada al movimiento de las partículas.
Energía Potencial (φ): Energía asociada a la posición de las partículas en un campo gravitatorio.
Energía de Flujo (H): Energía internal de un fluido sumado al trabajo de flujo (U+PV)

Flujo de Energía:

Calor (Q): Energía transferida entre un sistema y su entorno debido a una diferencia de temperatura.

Trabajo (W): Energía transferida entre un sistema y su entorno debido a una fuerza aplicada a través de una distancia.

Balances de Energía sin Reacción Química:

En sistemas sin reacción química, el balance de energía se simplifica, centrándose en la conservación de la energía total, incluyendo la entrada y salida de calor y trabajo.

Balances de Energía con Reacción Química:

En sistemas con reacción química, se deben considerar los cambios en la energía debido a la entalpía de reacción, cambios en la energía interna y otros términos relacionados con la generación o consumo de energía durante las reacciones.

Eficiencia Térmica:

La eficiencia térmica de un proceso se define como la relación entre el trabajo útil producido y la entrada total de calor.