CAP

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CAPÍTULO 3

• CONCEPTOS BÁSICOS DE BALANCES DE MASA Y ENERGÍA

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Balance de Masa
Variaciones de masa contenida en el volumen de
control al tiempo t
Flujo total de masa entrando al sistema al tiempo
t
Flujo total de masa dejando el sistema al tiempo
t

-
?mcv ?mi - ?me
Donde ?mcv cambio de masa ?mi entradas
?me salidas
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Ejemplo Balance de Masa

• Balance de Masa para un sistema con reacción
  química
• Un aceite combustible es analizado y se encuentra
  que contiene 87 en peso de carbono, 11 de
  hidrógeno y 1.4 de azufre, mientras que el resto
  es material no combustible (inerte).
• El aceite es quemado con 20 de exceso de aire
  (en base a la combustión completa del carbono a
  CO2, el hidrógeno a H2O, y el azufre a SO2). El
  aceite es quemado completamente, pero 5 del
  carbono forma CO en vez de CO2.
• Calcula la composición molar del gas exhausto
  que deja el quemador.

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Ejemplo Balance de Masa
NOTE INPUT RATE Qs Cs Qw Cw OUTPUT
RATE Qm Cm (Qs Qw) Cw DECAY RATE
KCV INPUT RATE OUTPUT RATE DECAY RATE
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Balance de Energía para Sistemas Cerrados

• Principio de conservación de la energía

ENRADA
SALIDA
Energía Neta transferida a través de los límites
del sistema por el trabajo hecho por el sistema
Energía Neta transferida a través de los límites
del sistema por transferencia de calor al sistema
Variación del intervalo de tiempo de la energía
total en un sistema

-
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Variación Total de Energía
?KE ?PE ?U Q W
Donde ? KE Cambio de energía cinética ? PE
Cambio de Energía Gravitacional Potencial ? U
Cambio de Energía Interna Q Calor W Trabajo
All parameter mentioned above, are in Joules, Btu
or Calories.
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Características de los Cálculos de Balance de
Energía
W es el trabajo transferido de los
alrededores al sistema. Q es la energía
calorífica trasferida dentro del sistema desde
los alrededores. Por lo tanto W es el
trabajo hecho por el sistema y liberado en los
alrededores - Q es la energía calorífica
transferida dentro de los alrededores desde el
sistema
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Ejemplo Balance de Energía
Una mezcla de 1 kimol de metano gaseoso y 2 kmol
de oxígeno inicialmente a 25C y 1 atm se quema
completamente en un contenedor rígido cerrado. La
transferencia de calor ocurre hasta que los
productos son enfriados a 900K. Determina la
cantidad de calor transferida en kJ.
Estado 1
Estado 2
Productos de la combustión T2 P2
1 kmol CH4 (g) 2 kmol O2 T1 25C P1 1 atm
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Ejemplo Balance de Energía

• Consideraciones
• El contenido del contenedor rígido cerrado es
  considerado como el sistema
• Efectos de energía cinética y potencia y trabajo
  0.
• La combustión es completa
• Los reactivos y productos forman mezclas de gases
  ideales.
• Los estados inicial y final son estados en
  equilibrio.

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Ejemplo Balance de Energía
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Ejemplo Balance de Energía