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Balances de masa y energíA

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BALANCES DE MASA Y ENERGÍA

 

RODRIGO LONDOÑO GARCÍA

 

 

 

 

 

117 

Balances de masa y energía 

calentamiento, para enfriamiento o para cambios de estado de la materia, para lo cual se utiliza 

otra sustancia con la cual se intercambie el calor. Pueden recibir nombres especiales, como por 

ejemplo, denominarse re-hervidor, calderín o vaporizador aquel equipo en el cual se produce una 

evaporación. 

 

Un equipo de transferencia de calor se puede representar mediante el siguiente diagrama de flujo 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En  el  anterior  diagrama  me,  ve  y  ze  representan  la  masa,  la  velocidad  y  la  altura  de  entrada 

mientras que ms, vs y zs se refieren a las mismas cantidades de salida. 

 

La  ecuación  de  la  primera  ley  de  la  termodinámica  o  de  balance de  energía  para  este  sistema 

(abierto) es: 

∆H + ∆v

2

/2 + ∆gz = Q 

– W

 

En los equipos de transferencia de calor no se realiza trabajo y las energías cinética y potencial 

son muy pequeñas comparadas con la energía calorífica que en ellos  se intercambia. Por ello, la 

ecuación de balance de energía puede escribirse así: 

∆H = Q 

Se debe tener presente que el calor Q incluye el calor sensible (o sea aquel que solamente implica 

un cambio de temperatura) y el calor latente (o sea aquel que incluye cambios de fases) presentes 

en cada una de las corrientes que atraviesan las fronteras del sistema.

 

 


BALANCES DE MASA Y ENERGÍA

 

RODRIGO LONDOÑO GARCÍA

 

 

 

 

 

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Balances de masa y energía 

4.2.1 SISTEMAS SIN CAMBIO DE FASE: 

 

El cambio de entalpía (∆H) es el calor transferido a presión constante. Si en el sistema no hay 

cambio de estado y solo se presenta calentamiento y enfriamiento de sustancias, la ecuación del 

balance de energía adquiere la siguiente forma: 

 

m*∆H = Q

P

 = m*C

P

*∆T 

 

Donde C

P

 = capacidad calorífica a presión constante. 

 

La capacidad calorífica se define como la cantidad de calor que se necesita para aumentar en un 

grado  la  temperatura  de  la  unidad  de  masa  de  una  sustancia.  Si  una  sustancia  se  calienta  a 

volumen constante, todo el calor se utiliza para aumentar la energía interna y, entonces: 

 

m*∆U = Q

V

 = m*C

V

*∆T. 

 

Las unidades típicas de la capacidad calorífica son: 

 

kcal / (kg * ºC) ó BTU / (lb * ºF). 

 

Las capacidades caloríficas varían con la temperatura y esto es necesario tenerlo en cuenta en 

los cálculos de balances de energía. Para ello, es indispensable conocer si la especie a la cual se 

le va a calcular la capacidad calorífica es un gas, un líquido, un sólido o una mezcla. 

 

4.2.1.1 

CAPACIDAD CALORÍFICA DE GASES: 

 

La capacidad calorífica en los gases puede representarse por relaciones de estas formas: 

C

P

  =  a  +  b*T  +  c*T

2

,  donde  C

P

  es  la  capacidad  calorífica,  T  es  la  temperatura  y  a,  b,  c  son 

constantes. 

C

P

 = a + b*T + c*T

2

 + d*T

3

, donde C

P

 es la capacidad calorífica, T es la temperatura y a, b, c, d 

son constantes. 



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