TERMODINÁMICA GENERAL

SUPERFICIES DE CONTROL Y ANÁLISIS DE PROCESOS EN

SISTEMAS TERMODINÁMICOS

Ing. Federico G. Salazarhttp://www.fsalazar.bizland.com

Guatemala, Enero 2011

SUPERFICIES DE CONTROLCASO DE ESTUDIO: Una cámara de acero inoxidable enchaquetada se utiliza para realizar un proceso industrial. Está conectada a un ducto que provee vapor saturado al sistema.

SUPERFICIES DE CONTROLPosee una capa externa de material aislante que favorece la eficiencia del equipo evitando que se pierda calor a los alrededores a través de las paredes.

SUPERFICIES DE CONTROLSe aprovecha la energía interna del vapor que entra, transmitiendo calor a la cámara interior, y desechando agua saturada, quedescarga al ambiente.

SUPERFICIES DE CONTROLLos flujos de masa de entrada y de salida se dan a través de las paredes externas del equipo.

El flujo de calor ocurre a través de las paredes internas debido a las diferencia de energía interna entre el fluido de trabajo y el fluido contenido en el recipiente interior.

SUPERFICIES DE CONTROL

Aplicaremos el concepto de superficie de control para realizar un análisis de los procesos que ocurren en el sistema, con respecto a los flujos a través de sus paredes.

SUPERFICIES DE CONTROL

• Caso 1. Se define el sistema de tal forma que se asigna la superficie de control cubriendo

totalmente el quipo en su exterior.

Se muestra esta situación.

SUPERFICIES DE CONTROL

• Caso 1 (análisis). La transferencia es de masa en este caso. El flujo entrando cede parte de su energía interna al sistema y sale como fluido exhausto. No hay ninguna otra interacción del sistema con su ambiente.

SUPERFICIES DE CONTROL• Caso 2. Se define el sistema de tal forma que se

asigna la superficie de control cubriendo solamente el recipiente interior del equipo.

Se muestra esta situación.

SUPERFICIES DE CONTROL

• Caso 2 (análisis). Este otro sistema tiene solamente transferencia de calor a través de sus paredes.

SUPERFICIES DE CONTROL

SINTESIS• El análisis de sistemas por medio de

superficies de control nos permite determinar las transferencias de masa y energía que pueden darse a través de las paredes.

SUPERFICIES DE CONTROL

• Dependiendo de la superficie de control que se asigne, los tipos de flujos variarán entre un arreglo y otro.

SUPERFICIES DE CONTROL

• A partir de estos criterios se puede evaluar el cambio del contenido total de energía de cualquier sistema determinado.

SUPERFICIES DE CONTROL

COROLARIO • La transferencia de calor entre dos medios se origina por

diferencias de energía interna entre ambos.• Esto se manifiesta como diferencias de temperatura entre

ellos.

SUPERFICIES DE CONTROL

Ing. Federico G. Salazarhttp://www.fsalazar.bizland.com