Calculadora de balance de energía de procesos

Signos del calor y del trabajo

El primer principio establece la conservación de la energía. Para un sistema cerrado, resta el trabajo entregado por el sistema del calor que recibe para obtener el cambio de energía total. Si entran 100 kJ de calor y el sistema entrega 30 kJ Potencia entregada por el eje, su energía aumenta 70 kJ. Introduce el trabajo suministrado al sistema como un valor negativo. Así, una compresión adiabática produce un aumento positivo de energía.

Flujo estacionario

En un equipo con una entrada, una salida y sin acumulación, la potencia térmica necesaria es la tasa de aumento de entalpía más la potencia entregada por el eje. Un caudal de 2 kg/s cuya entalpía aumenta de 100 a 150 kJ/kg y que entrega 20 kW Potencia entregada por el eje requiere 120 kW de calor. Ambas entalpías deben compartir la misma referencia. El cálculo excluye los cambios de velocidad o elevación, las reacciones químicas y cualquier modelo de pérdidas de calor del equipo.

Interpreta el signo negativo en refrigeración

En un ejemplo de flujo estacionario, toma un caudal de 1,5 kg/s, entalpía de entrada de 240 kJ/kg y de salida de 180 kJ/kg. Si se suministran 15 kW de potencia de eje al sistema, introduce −15 kW en el campo Potencia entregada por el eje. El cambio del flujo de entalpía es 1,5 × (180 − 240) = −90 kW. La potencia térmica necesaria es −90 + (−15) = −105 kW. Con este convenio, hay que extraer 105 kW de calor del sistema. Son valores elegidos para seguir el balance, no propiedades tabuladas de un fluido concreto.

Distingue la cantidad de energía de un sistema cerrado de la tasa de transferencia en flujo estacionario. La energía transferida durante un período es potencia por tiempo. No trates kJ como kW sin especificar la duración. Las entalpías de entrada y salida deben usar la misma referencia y unidad. Añadir el calor saliente como ganancia positiva provoca un error de signo. Una potencia térmica nula no significa que el equipo no produzca trabajo, pues ambos términos pueden compensarse. Este cálculo preliminar de una entrada no representa adecuadamente mezclas de varias corrientes ni cambios de energía almacenada.

Preguntas frecuentes

¿Cómo se calcula un balance de energía?

Por ejemplo, si un sistema cerrado recibe 100 kJ de calor y realiza 30 kJ de trabajo sobre su entorno, la energía total cambia en 70 kJ. El primer principio resta el trabajo realizado por el sistema del calor suministrado. Este balance preliminar no desglosa las distintas formas de energía ni determina las velocidades de los procesos.

Calcular con estos valores