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En esta unidad se establece la relación de los balances de energía con la Primera Ley de la Termodinámica. Esta se refiere a que la energía sólo se transforma para su conservación, revisamos los seis tipos de energía: cinética, potencial interna, entalpía, calor y trabajo.
Los balances de materia se emplean para determinar rendimientos de los procesos, con esta herramienta se cuantifica la porción de producto obtenido por cantidad de materia prima suministrada en el proceso. Esto permite reducir al máximo las mermas de materias primas y optimizar recursos en plantas industriales.
Los balances de energía son necesarios cuando se diseña una planta Industrial debido a que proporcionan información acerca de la potencia requerida de bombas para transporte de fluidos, el tiempo para realizar el secado de productos, la cantidad de calor que adsorbe o libera un equipo en una fábrica. Estos son sólo
algunos ejemplos que ilustran la importancia de identificar y realizar balances de energía en el diseño de plantas productivas.
De acuerdo a las condiciones de operación, Los balances de energía se clasifican en: balance de energía para un sistema abierto y balance de energía para un sistema cerrado.
Por otra parte, en esta unidad se identifica el procedimiento para dar solución numérica a ejercicios de ingeniería empleando balances de energía en procesos no reactivos o físicos y en los procesos químicos.
Estas herramientas las aplicamos los Ingenieros en Biotecnología en las diferentes operaciones unitarias para elaboración de un producto. Por ejemplo, se realizan balances de energía en secadores, evaporadores, turbinas, bombas peristálticas, reactores, fermentadores que son equipos comunes en la industria alimentaria, química, ambiental, de cosméticos y de bebidas.
Competencia específica
Aplicar el principio de conservación de energía, para obtener los valores de los parámetros: temperatura, presión y calor a través de las ecuaciones de balance energético en reactores.
Logros
- Aplicar las ecuaciones de energía y trabajo a un volumen de control en procesos con reactores Batch, según las leyes de la Termodinámica.
- Aplicar las ecuaciones de transferencia de calor y temperatura.
- Aplicar las ecuaciones de energía y presión dinámica de Bernoulli.
Contenido
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En esta unidad se estudió, Primero, la ley de conservación de la energía que es la Primera Ley de la Termodinámica, esta se refiere a que la energía sólo se transforma para su conservación, revisamos los seis tipos de energía: cinética, potencial, interna, entalpía, calor y trabajo.
Por otra parte, como Ingeniero en Biotecnología debemos dar soluciones de ingeniería en la industria; para ello se requieren realizar los balances de energía. Se te proporcionaron herramientas para seguir el procedimiento de balances de energía, para resolver numéricamente balances de energía en procesos no reactivo o físico y los procesos químicos.
Es importante que recuerdes que los balances de energía se clasifican de acuerdo a la operación proceso en balance de energía para un sistema abierto y balance de energía para un sistema cerrado, debido a que las ecuaciones cambian dependiendo del tipo de operación.
Fuentes de consulta
Básica
- Felder, et al (2004). Principios Elementales de los Procesos Químicos. México: Limusa-Wiley.
- Garcés, C. et al (2012). Producción de etanol en una fermentación Batch. Facultad de Ciencias Físicas y matemáticas. Universidad de Chile.
- Levenspiel O. (2006). Ingeniería de las reacciones químicas, Limusa Wyley, tercera edición.
- Monsalvo R., et al (2010). Balance de Materia y Energía en Procesos Industriales. Grupo Editorial Patria S.A de C.V.
- Valiente A. (2008) Problemas de Balance de Materia y Energía en la Industria Alimentaria. Editorial Limusa, segunda edición.
- Vázquez, H.J. et al (2007). Fermentación alcohólica: Una opción para la producción de energía renovable a partir de desechos agrícolas. Universidad Autónoma Metropolitana. Unidad Azcapotzalco. México.
Complementarias
- Muños R.C. (2009). Uso de humedales para el tratamiento de aguas residuales municipales en el entorno de laguna de Tamiahua, Veracruz. Tesis licenciatura. Ingeniería civil. Departamento de ingeniería civil y ambiental, Escuela de Ingeniería, Universidad de las Américas Puebla.