Lab ope 1

PRÁCTICA 3. BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA
Acosta –Arreazola C., González-Ávila-A.V., Cano-Saucedo A. J., Carranza-Cabrales D.C.,- C., XXX

Laboratorio de Ingeniería Química. Escuela de posgrado de Facultad de Ciencias Químicas. Universidad Autónoma de Nuevo León.

RESUMEN: En un sistema de proceso, la energía puede transferirse en forma de calor o energía que fluye como resultado de ladiferencia de temperaturas. En este reporte se presentan los resultados experimentales obtenidos para realizar un balance de materia y energía en un equipo de intercambio de calor de flujo a contracorriente tipo condensador. Con un termómetro de mercurio se reportó un valor de temperatura de vapor de agua de 98°C, la temperatura del condensado fue de 33.5° con un flujo volumétrico de 0.146 ml/s.Como corriente refrigerante se empleó agua proveniente de una torre de enfriamiento con un caudal de 8.417 ml/s, la temperatura de entrada fue de 25.2°C y aumentó a 40.3°C a la salida. El calor ganado por la corriente refrigerante fue mayor al cedido por el vapor que sufrió condensación.

Palabras clave: Energía; Calor; Termopar; Intercambiador

INTRODUCCIÓN: La ley de la conservación de la masaestablece que la masa no se crea ni se destruye. Es posible escribir dos tipos de balance, por una parte está el balance diferencial que indica lo que ocurre en un sistema en un instante determinado, por lo general aplica para procesos continuos, por otro lado se encuentra el balance integral que describe lo que ocurre entre dos instantes determinados, suele aplicarse a procesos intermitentes opor lotes, y los dos instantes determinados son: el momento después de que se realiza la alimentación y el momento anterior al que se retire el producto. [1] La energía puede existir en numerosas formas, como térmica, mecánica, cinética, potencial, eléctrica, magnética, química y nuclear, y su suma constituye la energía total E de un sistema. La energía se puede transferir hacia una masa dada, odesde ésta, por dos mecanismos: calor Q y trabajo W. Una interacción energética es transferencia de calor si su fuerza impulsora es una diferencia de temperatura. De lo contrario, es trabajo. La primera ley de la termodinámica, también conocida como principio de conservación de la energía, expresa que en el curso de un proceso, la energía no se puede crear ni destruir; sólo puede cambiar lasformas. Por lo tanto, toda pequeña cantidad de energía debe tomarse en cuenta en el curso de un proceso. El principio de conservación de la energía (o balance de energía) para cualquier sistema que pasa por cualquier proceso se puede expresar como sigue: El cambio neto (aumento o disminución) en la energía total de un sistema en el curso de un proceso es igual a la diferencia entre la energía totalque entra y la energía total que sale en el desarrollo de ese proceso. El requisito básico para la transferencia de calor es la presencia de una diferencia de temperatura y siempre se produce del medio que tiene la temperatura más elevada hacia el de temperatura más baja, y la transferencia de calor se detiene cuando los dos medios alcanzan la misma temperatura. El calor se puede transferir entres modos diferentes: conducción, convección y radiación. Los intercambiadores de calor son aparatos que facilitan el intercambio de calor entre dos fluidos que se encuentran a temperaturas diferentes y evitan al mismo tiempo que se mezclen entre sí. En un intercambiador la transferencia de calor suele comprender convección en cada fluido y conducción a través de la pared que los separa. Ya quelos intercambiadores de calor se presentan en muchas formas, tamaños, materiales de manufactura y modelos, estos son categorizados de acuerdo con características comunes. Una de las características comunes que se puede emplear es la dirección relativa que existe entre los dos flujos de fluido. Las tres categorías son: flujo paralelo, contraflujo o contracorriente y flujo cruzado. Un contraflujo...