ENERGÍA INTERNA

Introducción

La energía interna conforma uno de los tres tipos de energía dentro de un sistema, esta energía es toda aquella que contiene las partículas dentro del sistema, sus moléculas al estar en constante movimiento, generan cambios en su energía debido a ciertos factores, sin embargo, nos preguntamos qué es lo que establece esas causas, serán relevantes para los cálculos o simplemente no se consideran en las ecuaciones,  la importancia de saber aquello radica en poder realizar balances de energía correctamente, porque cada paso que se considere en los cálculos podría ocasionar pérdidas en la industria e inclusive posibles riesgos en general.

Desarrollo

En toda industria es fundamental establecer cuanta energía necesita los procesos para que se lleven a cabo en un tiempo determinado, para ello hay que realizar balances, por ejemplo dentro de las tuberías de vapor, para saber la energía que sale y entra dentro de ella, dentro de los cálculos de consideran los tipos de sistemas y los tipos de energía que transcurren en ella.

“La energía interna como la suma de toda la energía contenida en el sistema y asociada a su estructura química, considera el movimiento rotacional y vibracional de sus moléculas y las interacciones electromagnéticas entre sus constituyentes, también depende casi por completo de su composición química, su estado de agregación y la temperatura de los materiales del sistema.” (Felder, 2004).

Desde un punto termodinámico, en los sistemas cerrados la variación de la energía consiste en la a cantidad de energía comunicada al sistema en forma de calor y trabajo  U =Q - W, esta variación es independiente del proceso, es decir es una función de estado; por otra parte, en los sistemas abiertos donde las moléculas fluyen de un punto a otro dentro del proceso, el cambio de la energía interna se considera en la entalpia H=U - PV, por ende, para llevar acabo balances hay que considerar que fenómenos ocurren en las moléculas dentro del sistema y calcularlos cambio energéticos que ocurren en ella.

“En los fluidos, el incremento de energía dentro de sus moléculas es debido a ciertas causas determinadas, que son: los efectos caloríficos, compresión, efectos superficiales, efectos químicos sobre los componentes, entre otras.”(Ocon-Tojo, 1976); y si se considera cada uno de los puntos antes mencionados, la energía interna será una sumatoria de estas causas integradas por el estado inicial y final en el proceso, donde se la expresa de la siguiente manera en una ecuación: 

Si se omite los efectos superficiales y químicos y el calor absorbido se lo suma a la energía disipada (lw), se obtendrá una ecuación genera para flujo en un balance de energía, así:

Reconocer cuales son los orígenes del incremento o descenso de la energía dentro de la industrial, sirve para poder controlar las operaciones unitarias, la energía requerida, manejando los costos en la planta de producción, es decir, controlar toda la producción en general que engloba el desarrollo del proceso.

Conclusión

Teniendo en cuenta la importancia de poder realizar ecuaciones necesarias dentro de cada proceso industrial y así poder calcular la energía que requiere el mismo en un lapso de tiempo determinado; la energía interna contribuye en parte el proceso, por eso hay que determinar y definir esa diferencia, porque por ejemplo, al momento de generar una reacción química para obtener el producto deseado se necesita saber cuánta energía se pierde en el proceso; o cuanta energía se usa en una operación y cuanta se disipa en otra perdiéndose, para ello se calcula la eficiencia de la máquina y sabiendo eso se puede decir si el equipo es óptimo para seguir usándolo o mejor se reemplaza por otro que genere menos pérdidas en el proceso de cada planta industrial.

Pregunta

¿Qué es más fácil de usar, la energía interna o la energía mecánica?

La energía mecánica, porque si se quiere obtener otras formas de energía, se podría usar operaciones las cuales haciendo uso del paso de fluidos hacia y desde o entre tanques, pozos y unidades de procesos, donde estos fluidos de energía se los puede transportar dentro usando un balance de energía mecánica, un ejemplo es el uso de la energía hidráulica, en la que se deja caer agua potencialmente obtenida y se puede generar energía eléctrica; también en las industrias las maquinas realizan trabajo mecánico como el que produce un motor eléctrico. Por eso es más fácil de usar que la energía mecánica que la interna, ya que en ella no tienes que considerar demasiadas variables como en el caso de la energía interna.

BIBLIOGRAFÍA

•        CENGEL, YUNUS .A. & GHAJAR, AFSHIN J. (2011). Transferencia de calor y masa. México: Mcgraw – Hill
•       OCON & TOJO. (1976). Problemas de Ingeniería Química.