Balance De Materia




Mayo 2013

Contenidos:
3.1 Ley de conservación de la energía.
3.2 Balance de energía en intercambiadores de calor sin cambio de fase.
3.3 Calentadores
3.4 Enfriadores
3.5 Balance de energía en intercambiadores de calor con cambio de fase.
3.6 Condensadores
3.7 Evaporadores
3.8 Calderas
3.9 Vaporizadores
3.10 Torres de enfriamiento

Introducción
En la industria alimentaria no solo sellevan a cabo operaciones en las cuales se de basen en masa sino que cuentan con la intervención de la parte energética que contribuye a la transformación de la masa y de propiedades de la materia.
Los aspectos energéticos que participan en los sistemas reaccionantes o no reaccionantes como el calor, el trabajo entre otros, son necesarios analizarlos en esta unidad para la buena comprensión de loscasos que se abordarán en la industria alimenticia; por ejemplo, cuánto será el calor necesario para que un evaporador sea eficiente y obtener leche condensada? Esos aspectos se plantearán y se analizarán enfocado en la toma de decisiones para una planta que trabaje este y otros rubros.
Los problemas de balance de masa y energía se basan en la aplicación correcta de las leyes de la conservación dela masa y de la energía y pueden llegar a ser extraordinariamente complicados. Sólo la resolución sistemática de muchos de ellos creará la intuición necesaria para resolver casos nuevos. En esta unidad se resolverán algunos problemas que ejemplifiquen estos balances.
3.1 Ley de conservación de la energía.
Balance de energía:
• Contabiliza energía que ingresa, sale y se acumula en un sistema.
• Sebasa en la Ley de Conservación de la Energia:
– “La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma”.
Los balances de energía se llevan a cabo en plantas de proceso, por ejemplo, para cuantificar:

La potencia necesaria para bombear un líquido de un tanque a una unidad de proceso para determinar la capacidad de la bomba.
La cantidad de energía necesaria para evaporar una cantidad de agua.La cantidad de vapor requerida para alimentar un evaporador de jugos.
El flujo de amoníaco necesario en un sistema de enfriamiento para mantener una baja temperatura de un cuarto frío.

El balance de energía se basa en la Ley de la Conservación de la Energía, que indica que en un proceso, la energía no se crea, ni se destruye, sólo se transforma.


En un balance total de energía se toma en cuentalas transferencias de energía a través de los límites del sistema. Ciertos tipos de energía están asociados a la masa que fluye, otros como el Q (calor) y el W (Trabajo) son solo formas de transmisión de energía.






La energía se define como todo aquello capaz de generar un trabajo, siendo el trabajo el producto de la fuerza por una distancia. (Valiente, 2012)

El calor es unaforma de energía y se mide a través de variaciones de temperatura. También se define como la energía que se transfiere de un cuerpo a otro mediante una diferencia de temperaturas. El calor se mide en kilocalorías o BTU. La relación de calor y trabajo es:


Energía Interna (U): es la energía suministrada a un sistema por unidad de masa. La U es la sumatoria de todas las energías que contiene un cuerpoy es definida por la primera ley de la termodinámica.

Balance Energético
Todo lo que entra al sistema se va a considerar positivo (+) y todo lo que sale del sistema se va a considerar negativo (-).
Es una expresión matemática que se basa en la conservación de la energía, (donde la energía es indestructible), por consiguiente se hace un análisis de la energía suministrada al sistema, la energíaque sale, la que se acumula y la que se genera dentro del sistema. La combustión es una energía generada, siempre que haya reacción química en el sistema.
Con respecto al análisis que se hace para el calor, el calor de salida es mayor que el calor de la entrada.
Para el establecimiento del balance energético se debe determinar una unidad de tiempo como base, por ejemplo, la hora por un proceso...