Fenómenos De Transporte

Fenómenos de Transporte. Licenciatura en Ciencia y Tecnología de Alimentos
Licenciatura en Ciencia y Tecnología Ambiental
Licenciatura en Biotecnología y Biología Molecular

BALANCE MACROSCOPICO DE ENERGIA MECANICA
-Existen numerosas aplicaciones de interés práctico donde resulta más
importante evaluar magnitudes vinculadas con la energía del sistema
(por ejemplo la potencia W de una bombanecesaria para bombear un
determinado caudal de fluido) que magnitudes dinámicas (como
caudales, pérdidas de carga, etc).
-Por esta razón es necesario realizar un estudio de las diferentes
formas de energía y de interconversión de las mismas que pueden
existir en un sistema.
Salida de
masa

Energía
Mecánica

Energía
Interna

W

Q
Ev
Ep

Entrada de
masa
-Así, la energíapuede acumularse como potencial, cinética e interna y
puede transferirse como calor o trabajo.
-La energía potencial es aquella asociada con la posición de la materia.
-La energía cinética es aquella asociada con el movimiento de la
materia.

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-La energía interna incluye todas las formas de energía de un sistema,
excepto las debidas a la posición (energía potencial) y al movimiento
(energía cinética).
-Cuando existe una transferencia de energía entre el sistema y los
alrededores debido a la existencia de una diferencia de temperaturas,
se dice que la energía se transfiere por medio de un flujocalórico o
calor Q.
-Todos las demás formas de transferir energía entre el sistema y los
alrededores que no sean flujo calórico o por transferencia de masa se
denominan trabajo W.
-Por convención se adopta al trabajo como positivo cuando el sistema
lo realiza sobre los alrededores y negativo cuando los alrededores
realizan un trabajo sobre el sistema.
-Cuando al sistema ingresa o egresa masa segenera una transferencia
convectiva de energía cinética, potencial y/o interna.
-Resulta útil agrupar las energías cinética y potencial bajo la
denominación de energía mecánica diferenciándola de la energía
interna.
-La energía mecánica puede alterarse por la realización de trabajo o
por el ingreso/egreso de masa.
-La energía interna puede alterarse por la existencia de un flujo
calórico opor el ingreso/egreso de masa.
-Cuando se realiza esta "separación" de formas de energía es necesario
considerar que parte de la energía mecánica puede transformarse de
manera irreversible en energía interna por fricción, Ev. Y que ambas
formas de energía pueden interconvertirse por efectos de
compresión/expansión, Ep.
-Con el próposito de poder evaluar magnitudes como la potencia de
unabomba es que se realiza un balance parcial de energía, tomando
únicamente en cuenta la energía mecánica del sistema.

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-Objetivo: obtener una expresión matemática para la variación de
energía mecánica de un volumende control arbitrario.
-Suposiciones:
1)Se considera que la posibilidad de interconversión de energía
mecánica e interna es despreciable frente a la conversión irreversible
de energía mecánica en interna (Ev >> Ep). Esta es una buena
suposición para fluidos incompresibles.
2)Las secciones de entrada y salida se adoptan normales al vector
velocidad
-Aplicando el principio de conservación:⎡Velocidad ⋅ de ⎤ ⎡Velocidad ⋅ de ⎤ ⎡Velocidad ⋅ de ⎤
⎢ acumulación ⋅ de ⎥ ⎢ entrada ⋅ de
⎥ ⎢ salida ⋅ de
⎥
⎢
⎥−⎢
⎥=⎢
⎥−
⎢ energía ⋅ cinética⎥ ⎢ energía ⋅ cinética⎥ ⎢ energía ⋅ cinética⎥
⎢ y ⋅ potencial
⎥ ⎢ y ⋅ potencial
⎥ ⎢ y ⋅ potencial
⎥
⎣
⎦⎣
⎦⎣
⎦
⎡Velocidad ⋅ de ⎤ ⎡Conversión
⎤
⎢ realización ⋅ de ⎥ ⎢ irreversible ⋅ de
⎥
⎥
⎥−⎢
−⎢
⎢ trabajo ⋅ sobre ⎥ ⎢ energía ⋅...