Balance de energía

BALANCE DE ENERGÍA
INTRODUCCIÓN
La Energía es uno de los conceptos mas importantes para la ciencia. y uno de los mas misteriosos . Hasta hoy, los científicos no han logrado construir una definición para esta idea. En general, se habla de energía en los más diversos ámbitos y situaciones: la energía del Sol, la energía de los ríos que se emplea en las centrales eléctricas, la crisis de laenergía debido al agotamiento del petróleo. Sabemos que gracias a la energía se pueden producir todos los cambios y transformaciones que observamos en la naturaleza: el crecimiento de una planta, la evaporación del agua, la combustión de la materia, el desarrollo de un organismo, la reproducción o nuestro metabolismo. Diremos entonces que la energía es una propiedad de la materia que le permite realizartransformaciones y trabajos. Esta propiedad de la materia se caracteriza por varias cualidades:
* Se puede presentar de diferentes maneras (energía térmica, energía química, energía luminosa, energía sonora)
* Es una magnitud que se puede transferir de un cuerpo a otro.
* Es una magnitud que se conserva constante en el universo.
CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA
Tal como la materia obedecea una ley de conservación, la energía también obedece a una ley de conservación. En el universo, la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma de una forma a otra o se transfiere de un cuerpo a otro. Lo anterior quiere decir que la energía no se fabrica ni tampoco se consume o se gasta, solamente se transforma en otro tipo o se degrada en calor, que es también una forma de energía.PRINCIPALES MANIFESTACIONES DE ENERGÍA EN LA INDUSTRIA
Las principales manifestaciones de energía en la industria se pueden clasificar como externas, internas y en transición
ENERGÍAS EXTERNAS
Las energías externas son aquellas que dependen de la situación relativa de los cuerpos con respecto a coordenadas de espacio y tiempo como;
* LA ENERGÍA POTENCIAL: es la que un cuerpo tiene enrelación a su posición y que se debe a las fuerzas de atracción en un campo gravitacional. Las variaciones de la energía potencial se evalúan con la siguiente expresión derivada de la segunda ley de Newton:
Ep= m.g.h
En donde m es la masa del cuerpo; g es la aceleración debida a la gravedad y h es la altura sobre un nivel de referencia
Y en el sistema técnico en donde gc es la constante deproporcionalidad en un sistema dinámico
Ep | = | m.g.h |
| | gc |

Ejercicio:
Si una bomba está transportando un líquido a una velocidad de 25 Km/h desde el nivel del mar hasta una altura de 40 m, calcule la variación de la energía potencial considerando que el diámetro interno de la tubería es de 2 cm y que la densidad del líquido es de 0,9 g/cm3

DATOS | FORMULAS |
v = 25 km/h | m = v. A . ρ|
D = 2 cm | A= π. D2 |
ρ = 0,9 g/cm3 | r= D/2 |
Conversiones de unidades al sistema internacional:

v | = | 25 Km | x | 1000 m | x | 1 h | = | 6,9444 m/s |
| | h | | 1 Km | | 3600 s | | |

D | = | 2 cm | x | 1 m | = | 0,02 m |
| | | | 100 cm | | |

ρ | = | 0,9 | g | X | 1 Kg | x | 1 x 106 cm3 | = | 900 | Kg |
| | | Cm3 | | 1000 g | | 1 m3 | | | m3 |CALCULOS:
R = 0,02 m/2 = 0,01 m

A | = | 3,1416 | x | (0,01 m)2 | = | 3,1416 x 10-4 m2 |
| | | | | | |
m | = | 6,9444 | m | x | 3,1416 x10-4 m2 x 900 | Kg |
| | | s | | | m3 |

m = 1,9635 Kg/s

Ep | = | 1,9635 kg/s x 9,8 m/s2x 40 m | = | 769,7 J |
| | 1 kg x m2/s2 J | | |

* LA ENERGÍA CINÉTICA: es también una energía externa y se concibe como la que tienen uncuerpo debido a su velocidad relativa a una zona de referencia. La energía cinética se evalúa con la expresión:

Ek= ⅟2 m.v2
En donde m es la masa del cuerpo y v es la velocidad del cuerpo
Y en el sistema técnico en donde gc es la constante de proporcionalidad en un sistema dinámico
Ek | = | ⅟2 m.v2 |
| | gc |

Ejercicio
Con los datos del ejemplo anterior calcule la energía...