3 Entalpia La Entalpa es la cantidad de energa de un sistema termodinmico que ste puede intercambiar con su entorno. EJ: ,en una reaccin qumica a presin constante, el cambio de entalpa del sistema es el calor absorbido o desprendido en la reaccin. En un cambio de fase, por ejemplo de lquido a gas, el cambio de entalpa del sistema es el calor latente, en este caso el de vaporizacin. En un simple cambio de temperatura, el cambio de entalpa por cada grado de variacin corresponde a la capacidad calorfica del sistema a presin constante

3 Entalpia de Formacin Es el calor necesario para formar una mol de una sustancia, a presin constante y a partir de los elementos que la constituyen. Ejemplo: H2 (g) + O2 (g) = > H2O + 68.3Kcal

Cuando se forma una mol de agua (18 g) a partir de hidrgeno y oxgeno se producen 68.3 Kcal, lo que se denomina entalpa de formacin del agua.

La entalpa de formacin es la energa liberada o absorbida cuando el compuesto se forma a partir de sus elementos, estando tanto el compuesto como los elementos a T REF y PREF. La entalpa de formacin se determina habitualmente aplicando los procedimientos de la termodinmica estadstica y utilizando valores espectroscpicos medidos. La entalpa de formacin tambin se puede encontrar midiendo el calor transferido en una reaccin en la que se forma el compuesto a partir de sus elementos. Para considerar el concepto de entalpa de formacin ms a fondo, nos referiremos al reactor sencillo mostrado en la Fig. 1.2, en el cual entran carbono y oxgeno a TREF y PREF y reaccionan completamente en estado estacionario para formar dixido de carbono a las mismas temperaturas y presin. Es la energia presente en la reaccion de dos o mas sustancias, es decir,al reaccionar dos sustancias quimicamente se tiene la presencia de energia o calor ya sea endotermico o exotermico, a dicha energia se le llama ENTALPIA DE FORMACION.

C + O2

CO2

En la tabla 1 aparecen las entalpas de formacin de algunas sustancias muy frecuentes en las reacciones de combustin.

Tabla 1

Esta reaccin resulta ser exotrmica, de modo que para que el dixido de carbono salga a la misma temperatura que la de los elementos de entrada, deber haber una transferencia de calor desde el reactor al entorno. La velocidad con que se transfiere el calor y las entalpas de las corrientes de entrada y salida estn relacionados por el balance de energa:

Si hay transferencia de calor desde un reactor en el cual se forma un compuesto a partir de sus elementos (reaccin exotrmica), la entalpa de formacin tiene signo negativo. Si es necesario un aporte de calor hacia el reactor (reaccin endotrmica), la entalpa de formacin es positiva.

3.1 Balances de energa Deben tenerse presente varias consideraciones. Es importante conocer el estado del combustible antes de que se realice la combustin. Es importante saber si el

combustible es slido, lquido o gaseoso. Es necesario considerar si el combustible est premezclado con el aire de combustin o si ambos entran por separado al reactor. El estado de los productos de la combustin tambin debe fijarse. Es importante saber si los productos de la combustin son una mezcla gaseosa o si ha condensado parte del agua formada en la combustin.

Transferencia de energa a travs = Transferencia de energa fuerade la frontera del sistema de la frontera del sistema

3.1.1 BALANCES DE ENERGIA PARA SISTEMAS CERRADOSSe dice que un sistema es abierto o cerrado dependiendo que exista o no transferencia de masa a travs de la frontera del sistema durante el perodo de tiempo en que ocurre el balance de energa. Por definicin un proceso intermitente es un proceso cerrado y los procesos semi intermitente y continuo son sistemas abiertos.

3.1.2 BALANCE DE ENERGIA PARA SISTEMAS ABIERTOS EN REGIMEN ESTACIONARIO

Por definicin en un sistema abierto se observa la transferencia de materia a travs de sus fronteras cuando ocurre un proceso. Debe realizarse trabajo sobre el sistema para que exista una transferencia de materia hacia l y la masa que sale del sistema realiza trabajo sobre los alrededores (entorno) ambos trminos de trabajo deben incluirse en la ecuacin de balance de energa.

3.1.3 Poder calorfico del combustibleEl poder calorfico es la cantidad de energa que la unidad de masa de materia puede desprender al producirse una reaccin qumica de oxidacin. El poder calorfico expresa la energa mxima que puede liberar la unin qumica entre un combustible y el comburente y es igual a la energa que mantena unidos los tomos en las molculas de combustible (energa de enlace), menos la energa utilizada en la formacin de nuevas molculas en las materias (generalmente gases) formadas en la combustin. La magnitud del poder calorfico puede variar segn como se mida. La mayora de los combustibles usuales son compuestos de carbono e hidrgeno, que al arder se combinan con el oxgeno formando dixido de carbono (CO2) y agua (H2O) respectivamente. 3.1.3.1Poder calorfico superior Es el calor verdaderamente producido en la reaccin de combustin, es la cantidad total de calor desprendido en la combustin completa de una unidad de volumen de combustible cuando el vapor de agua originado en la combustin est condensado y se contabiliza, por consiguiente, el calor desprendido en este cambio de fase. 3.1.3.2 Poder calorfico inferior Es la cantidad total de calor desprendido en la combustin completa de una unidad de volumen de combustible sin contar la parte correspondiente al calor latente del vapor de agua generado en la combustin, ya que no se produce cambio de fase, y se expulsa como vapor. Es el valor que interesa en los usos industriales, por ejemplo hornos o turbinas, porque los gases de combustin que salen por la chimenea estn a temperaturas elevadas, y el agua en fase vapor no condensa. Tambin es llamado poder calrico neto, ya que al poder calorfico superior se resta el calor latente de condensacin.

La siguiente tabla muestra el poder calorifico de algunos materiales:Poder Combustible calorfico (kJ/kg) Madera (segn) composicin) Carbn (segn) composicin) Alcohol Gasleo 10.45016.700 16.70037.600 27.170 43.160 4 h 19 min 6 h 51 min Transporte terrestre Transporte terrestre y 2 h 39 min - 5 h 58 min Calefaccin 1 kg de combustible alumbrar una bombilla de 100 W durante... 1 h 39 min - 2 h 39 min Calefaccin Usos

martimo, calefaccin Gasolina 95 Gasolina 98 Butano Petrleo 43.470 44.100 45.560 46.000 6 h 54 min 7 h 00 min 7 h 14 min 7 h 18 min Transporte terrestre Transporte terrestre Calefaccin Preparacin de combustibles GLP (gas licuado de petrleo) Gas natural (metano) 48.100 7 h 38 min Calefaccin, transporte 46.000 7 h 18 min Transporte

Hidrgeno

120.000

19 h 04 min

Cohetes

3.1.4 Temperatura de combustin adiabtica Es la temperatura que alcanzaran los productos de la combustin si la reaccin de combustin fuese adiabtica. Para facilitar el clculo de la temperatura adiabtica, se suele usar tablas o grficas que proporcionan, a diferentes temperaturas, los valores medios integrales de los calores especficos de los componentes ms habituales de los humos. En la tabla 4 se incluye algunos de estos valores. Los calores molares se expresan en kJ/(kmol C) y son valores medios integrales entre 0 C y t C. Para su uso, las variables de las ecuaciones anteriores deben referirse a kmoles.