CAPITULO 5 BALANCE DE SISTEMAS ABIERTOS

DE FLUJO ESTACIONARIO

SISTEMA ABIERTO

Intercambia energía y materia con los alrededores o mejor dicho la energía y la masa atraviesan las fronteras del sistema.

ANALISIS DE MASA Y ENERGIA EN VOLUMENES DE CONTROL

• La masa o flujo másico se conserva

• El flujo volumétrico puede variar

• Las formas de energía que atraviesan la fronteras del sistema son calor y trabajo

Q = energía en forma de calor W = cualquier tipo de trabajo

• Puede existir energía cinética y potencial Ec = ½ mV2 Ep = ½ mgh

2

1≡Ec

TRABAJO DE FLUJO Y ENERGIA DE UN FLUIDO EN MOVIMIENTO

Trabajo de flujo en función de la masa

ENERGIA TOTAL DE UN FLUIDO EN MOVIMIENTO

ENERGIA TRANSPORTADA POR LA MASA

Cuando la energía cinética y potencial son insignificantes.

BALANCE DE ENERGIA

Divido todo en la masa o

Si los cambios en la velocidad y la altura son insignificantes

DISPOSITIVOS DE INGENIERIA QUE TRABAJAN EN FLUJO ESTACIONARIO

• Turbinas • Compresores • Difusores • Toberas • Intercambiadores • Cámaras de Mezcla • Válvulas • Bombas

TOBERA Y DIFUSOR

La TOBERA dispositivo que aumenta a velocidad de un fluido a expensas de su presion y los DIFUSORES que incrementan la presion de un fluido desacelerándolo.

El intercambio de calor con los alrededores es despreciable porque el fluido lleva una velocidad y por lo tanto no dura quieto para que ocurra un intercambio de calor considerable.

En las toberas y difusores no se realiza trabajo

La diferencias de alturas es despreciable entre la entrada y la salida de estos.

La variaciones de velocidad son considerables y por lo tanto existe variación en la energía cinética.

TURBINAS Y COMPRESORES

Un COMPRESOR aumenta la presion del fluido en este caso es un gas a presiones muy altas, una BOMBA realiza la misma función pero trabaja es con líquidos aumentando su presion medianamente, los VENTILADORES desplazan grandes cantidades de un gas pero aumentan muy poco su presion; Todos estos dispositivos necesitan introducirles trabajo para realizar su función. Las TURBINAS son dispositivos que extraen energía del fluido y generan trabajo aprovechando la energía del fluido en forma de presion y velocidad.

La transferencia de calor es despreciables en estos dispositivos porque se encuentran bien aislados.

La diferencia de altura entre su entrada y salida es insignificante.

Las variaciones de las velocidades en los compresores y bombas es despreciable pero en ventiladores y turbinas se debe considerar.

VALVULAS DE ESTRANGULAMIENTO

CAMARAS DE MEZCLA

INTERCAMBIADORES DE CALOR