fluidos

Tema 5 - EL VOLUMEN DE CONTROL
ÍNDICE
1.

TRANSICIÓN DE MASA DE CONTROL A VOLUMEN DE CONTROL.............................5.2

2.

CONSERVACIÓN DE LA MASA EN UN VOLUMEN DE CONTROL .................................5.4
2.1
2.2
2.3
2.4

3.

CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA EN UN VOLUMEN DE CONTROL ..........................5.6
3.1
3.2
3.3

4.

TRABAJO EN SISTEMAS ABIERTOS. TRABAJOTÉCNICO ..............................................................5.7
EXPRESIÓN DEL BALANCE DE ENERGÍA .....................................................................................5.8
BALANCES DE ENERGÍA EN ESTADO ESTACIONARIO ................................................................5.8

ANÁLISIS DE VOLÚMENES DE CONTROL EN ESTADO ESTACIONARIO...................5.9
4.1
4.24.3
4.4

5.

DESARROLLO DEL BALANCE DE MATERIA ................................................................................5.4
EXPRESIÓN DEL CAUDAL MÁSICO ..............................................................................................5.4
FLUJO UNIDIMENSIONAL ...........................................................................................................5.5BALANCE DE MATERIA EN ESTADO ESTACIONARIO .................................................................5.5

TOBERAS Y DIFUSORES ............................................................................................................5.10
DISPOSITIVOS DE ESTRANGULACIÓN .......................................................................................5.10
TURBINAS, COMPRESORES Y BOMBAS......................................................................................5.11
INTERCAMBIADORES DE CALOR ...............................................................................................5.11

ANÁLISIS DE TRANSITORIOS .................................................................................................5.12
5.1
5.2

LLENADO DE DEPÓSITOS..........................................................................................................5.12
VACIADO DE DEPÓSITOS ..........................................................................................................5.12

BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................................5.13
EJEMPLOSDESARROLLADOS .........................................................................................................5.14
PROBLEMAS PROPUESTOS ...............................................................................................................5.21

En el Tema 2 se han introducido los conceptos de energía, trabajo y calor, y la relación
entre ellos: la Primera Ley. Sin embargo, esta ley serefiere propiamente a sistemas cerrados, con masa fija. El análisis ingenieril fija su atención en los equipos, los aparatos,
las máquinas, que generalmente son sistemas abiertos, a través de cuya pared entra o
sale materia. Por esta razón, es conveniente hacer la transición de masa de control (sistema cerrado) a volumen de control (sistema abierto) para formular las ecuaciones de
conservación demateria y energía en sistemas abiertos.
A continuación, se aplica este análisis a algunos equipos industriales comunes que operan con circulación de fluidos, generalmente en régimen estacionario: toberas y difusores, turbinas, bombas y compresores, dispositivos de estrangulación e intercambiadores
de calor.

CAMPUS TECNOLÓGICO DE LA UNIVERSIDAD DE NAVARRA. NAFARROAKO UNIBERTSITATEKO CAMPUSTEKNOLOGIKOA
Paseo de Manuel Lardizábal 13. 20018 Donostia-San Sebastián. Tel.: 943 219 877 Fax: 943 311 442 www.tecnun.es
© Tomás Gómez-Acebo, tgacebo@tecnun.es, octubre 2004

5.2

Tema 5 - El Volumen de Control

1. TRANSICIÓN DE MASA DE CONTROL A VOLUMEN DE
CONTROL
Se considera un volumen de control cuya frontera se indica por la línea gruesa de la
Figura 5.1. En el proceso que...