exergia final

UNIVERSIDADNACIONALDE CAJAMARCA

ESCUELAPROFESIONALDEINGENIERADE MINAS

FISICOQUIMICA

TEMA: EXERGIA

Profesor:Ing.MOSQUEIRA ESTRAVER, HUGO

Integrantes:

HUARIPATA SANGAY, ROBERT TERAN CHILON, OSWALDO TERAN TOLEDO, FERNANDO VARGAS ASENCIO, EROS

CAJAMARCA JUNIO2014

DISPONIBILAD Y REVERSIBILIDAD

INDICE1.INTRODUCCIN...........................................................................................................................................................................................................2 2.PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.......................................................................................................................................................................3 3. OBJETIVOS....................................................................................................................................................................................................................34.MARCO TERICO.....................................................................................................................................................................................................44.1 EXERGAYANERGA............................................................................................................................................................7 4.2 ESTADOMUERTO...................................................................................................................................................................8 4.3 IRREVERSIBILIDAD.......................................................... ............................................................95.DEDUCCIONDELAEXPRESIN............................................................................................................................................................................96.LEYDEPRDIDADEEXERGA..............................................................................................................................................................................106.1.FORMULACIN........................................................................................................................117.PRINCIPIODEDISMINUCINYDETRUCCINDELAEXERGA..............................................................................................................117.1.PRINCIPIODEDISMINUCIN.................................................................................................117.2.PRINCIPIODEDESTRUCCIN:...............................................................................................128.EXERGADEUNSISTEMACERRADO................................................................................................................................................................138.1.PRIMERAFUNCIONGOUYODARRIEUS.............................................................................138.2.EXERGADEUNSISTEMACERRADOATO.........................................................................149.EXERGADEUNSISTEMAABIERTO....................................................................................................................................................................159.1.SEGUNDAFUNCIONGOUYODARRIEUS............................................................................1510.EXERGADELCALOR..........................................................................................................................................................................................1611.BALANCEEXERGTICO......................................................................................................................................................................................1611.1.BALANCEENSISTEMASCERRADOS....................................................................................1711.2.BALANCEENSISTEMASABIERTOS.......................................................................................1712.EFICIENCIAEXERGTICA.................................................................................................................................................................................1812.1.EFICIENCIAPARAMQUINASTRMICAS:..........................................................................2012.2.EFICIENCIAPARAREFRIGERADORESOBOMBASDECALOR:.......................................2012.3.RENDIMIENTOEXERGTICOPARAUNCICLOIRREVERSIBLEDECARNOT...............2113.TRANSFERENCIADEEXERGA........................................................................................................................................................................2213.1.EXERGATRANSPORTADAPORMASA..................................................................................2213.2.EXERGATRANSFERIDAPORCALORYTRABAJO.............................................................2314.CONCLUSIONES ...................................................................................................................................................................................................2515.BIBLIOGRAFA........................................................................................................................................................................................................27 PGINAS WEB..........................................................................................................................................................................................................27

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1.RESUMEN

Muchas formas de energa y transformaciones de energa intervienen en un proceso. Aunque todas obedecen la primera ley de la termodinmica, diferencias se asoman en el tratamiento prctico y terico de varios tipos de energa y transformaciones de energa debido a la segunda ley de la termodinmica. La segunda da ley es importante para la definicin de eficiencia as como la correcta cuantificacin de las diferentes formas de energa que pueden ser transformadas en trabajo.Los tipos de energa se dividen en dos grupos de acuerdo a la posibilidad de ser convertidas en otros tipos. La clasificacin de formas de energa es un problema fsico, aqu se hace en base a la entropa, utilizada como una medida de las transformaciones de energa. El primer grupo se compone de las formas de energa que pueden transformarse en otras sin ningn lmite y el segundo es de aquellas que no pueden transformarse completamente.Las entropas del primer grupo son igual a cero. Y este tipo de energa es considerada como energa ordenada. La entrada o salida de calor a un cuerpo no cambia este tipo de energa.La energa del segundo grupo no tiene entropa cero, y se conoce como energa desordenada. La energa desordenada a diferencia de la ordenada es alterada con entradas o salidas de calor. La segunda ley de la termodinmica permite transformaciones donde halla incremento de entropa o no haya cambiado (reversibilidad). Por ello todas las formas de energa ordenadas se pueden convertir en otra forma por tener entropa cero, mientras que las energas desordenadas no se pueden convertir en otras formas que tengan menor entropa, y en particular no pueden transformarse en energa ordenadas.La medida general de cualquier tipo de energa es llamada exerga. Este concepto nos permite expresar cualquier tipo de energa es llamada exerga. Este concepto nos permite expresar cualquier forma de energa del segundo grupo en trminos de energa del primer grupo. ABSTRAC:

Energy types are divided into two groups according to the possibility of being converted into other. The classification of forms of energy is a physical problem, here is made based on entropy, used as a measure of energy transformations. The first group consists of forms of energy that can be transformed into other without limit and the second is for those who can not fully transformed.The entropies of the first group are zero. And this energy is considered "ordered energy". The input or output of heat to a body does not change this energy.The energy of the second group has zero entropy, and is known as "disordered energy". The disordered energy unlike the ordinate is altered with heat inputs or outputs. The second law of thermodynamics allows transformations where entropy is increased or did not change (reversibility). Therefore all forms of ordered energy can be converted to another form by having zero entropy, while the disordered energy can not be converted into other forms that have lower entropy, and in particular can not be transformed into ordered energy.The overall measure of any kind of energy is called exergy. This concept allows us to express any kind of energy is called exergy. This concept allows us to express any form of energy in the second group in terms of energy the first group.

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2.PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En el mundo , existe desde hace tiempo un gran temor por los elevados costos sociales y medioambientales asociados a la energa. A causa de estos problemas que estn afectando al medio ambiente ha crecido el inters y la preocupacin por buscar e implementar nuevas tendencias apuntadas hacia el desarrollo de productos, procesos y tecnologas que generen un impacto ambiental reducido, como el ahorro de energa, la reduccin de emisiones, el tratamiento de efluentes, entre otras.Sin embargo, para el caso de los procesos de produccin ya establecidos, las alternativas son aplicar estudios para contabilizar los posibles impactos al medio ambiente e identificar soluciones viables que permitan enmarcar los procesos dentro de un sistema de desarrollo sostenible.Hoy da, son pocos los estudios que se han hecho relacionados con el anlisis exergtico en la industria, por lo tanto, no es posible encontrar gran cantidad de material bibliogrfico.Es por eso que se vio la oportunidad de realizar un anlisis de la exerga. Se denomina exerga a la cantidad mxima de energa que puede transformarse en trabajo til, entendiendo por til el que no se emplea en actuar contra el ambiente, conociendo esto se puede optimizar el trabajo ; reduciendo los costos para la empresa y por lo tanto al consumidor.

3.OBJETIVOS

3.1 OBJETIVO GENERAL:Explicar de forma detallada la reversibilidad y disponibilidad de la energa, en forma de mquinas trmicas para optimizar el trabajo. 3.2 OBJETIVOS ESPECFICOS: Describir una metodologa detallada para el desarrollo del anlisis exergtico del proceso termodinmico.

Realizar el anlisis exergtico en cada tipo de mquina trmico.

Identificar y cuantificar considerables prdidas de energa.

Proponer recomendaciones que permitan un mejor uso de la energa de modo que el proceso de produccin de la planta sea ms eficiente y econmico.

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4.MARCO TERICO

CONCEPTOS BASICOSEnergaEl trminoenerga(delgriego [enrgueia], actividad, operacin; de [energs], fuerzade accin o fuerzatrabajando) tiene diversas acepciones y definiciones, relacionadas con la idea de una capacidad para obrar, transformar o poner enmovimiento.Enfsica, energa se define como la capacidad para realizar untrabajo.

Exerga Laexergaes una medida de la disponibilidad de la energa. La idea es que parte de la energa de un sistema se puede aprovechar para realizar trabajo mecnico, elctrico o de otro tipo. El segundo principio de la termodinmica nos establece limitaciones en cuanto a la cantidad de trabajo que podemos realizar. Pero existe adems una limitacin prctica en cuanto a que slo se puede realizar trabajo si el sistema almacena una energa respecto al ambiente que le rodea.Por ejemplo, consideremos el agua situada en un embalse a cierta altura. Este agua puede emplearse para mover turbinas y generar energa elctrica, pero, una vez que todo el agua ha bajado al nivel del mar, ya no se puede seguir aprovechando. Hay un lmite en la energa disponible asociado a la diferencia de altura entre el agua del embalse y el entorno. Cuando este desnivel desaparece, ya no hay ms energa disponible.Supongamos un recipiente que contiene un gas a alta presin y alta temperatura. Si hacemos un orificio en el recipiente y dejamos que salga el aire a la atmsfera, perdemos toda la energa disponible, ya que rpidamente su presin se iguala a la atmosfrica y en poco tiempo su temperatura se iguala la del aire que lo rodea. Hemos desperdiciado toda la energa disponible o exerga.Se denomina exerga a la cantidad mxima de energa que puede transformarse en trabajo til, entendiendo por til el que no se emplea en actuar contra el ambiente.La exerga se consume por completo cuando la presin y la temperatura (y el resto de variables de estado como la altura sobre el nivel del mar, el voltaje, etc. que lo diferencian de lo que le rodea) se igualan a la del entorno. Una vez que se iguala la temperatura del sistema con la del ambiente (alcanzndose el equilibrio trmico) y se iguala su presin con la exterior (llegndose al equilibrio mecnico), ya no se puede extraer energa adicional. Se dice que en ese caso el sistema ha alcanzado el estado muerto.

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Entropa (Anergia)Etimolgicamenteentropa, asociada a latermodinmica, surgi como palabra acuada del griego, deem(en: en, sobre, cerca de...) ysqopg(trope: mudanza, giro, alternativa, cambio, evolucin). Latermodinmica, por definirla de una manera muy simple, fija su atencin en el interior de lossistemas fsicos, en los intercambios de energa en forma decalorque se llevan a cabo entre un sistema y otro y tiene sus propias leyes.Uno de los soportes fundamentales de la Segunda Ley de la Termodinmica es la funcin denominadaentropaque sirve para medir el grado de desorden dentro de un proceso y permite distinguir la energa til, que es la que se convierte en su totalidad en trabajo, de la intil, que se pierde en el medio ambiente.Este desorden se grafica en la mayor o menor produccin de energa disponible o no disponible, y sobre esta base, tambin podemos definir laentropa como el ndice de la cantidad de energa no disponible en un sistema termodinmico dado en un momento de su evolucin.Segn esta definicin, en termodinmica hay que distinguir entre energa disponible o libre, que puede ser transformada en trabajo y energa no disponible o limitada, que no puede ser transformada en l.Para comprender conceptualmente lo dicho, analicemos el ejemplo de un reloj de arena, que es un sistema cerrado en el que no entra ni sale arena.La cantidad de arena en el reloj es constante; la arena ni se crea ni se destruye en ese reloj. Esta es la analoga de la primera ley de la termodinmica: no hay creacin ni destruccin de la materia-energa.Aunque la cantidad de arena en el reloj es constante, su distribucin cualitativa est constantemente cambiando: la cavidad inferior se va llenando, mientras la cavidad superior se vaca. Esta es la analoga de la segunda ley de la termodinmica, en la que la entropa (que es la arena de la cavidad inferior) aumenta constantemente.La arena de la cavidad superior (la menor entropa) es capaz de hacer un trabajo mientras cae, como el agua en la parte superior de una catarata. La arena en la cavidad inferior (alta entropa) ha agotado su capacidad de realizar un trabajo. El reloj de arena no puede darse la vuelta: la energa gastada no puede reciclarse, a menos que se emplee ms energa en ese reciclaje que la que ser desarrollada por la cantidad reciclada

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Energa disponible:Energa disponible es aquella parte del contenido energtico total que potencialmente puede transformarse en trabajo til.Esta energa puede calcularse permitiendo que la sustancia efecte un cambio de estado reversible hasta alcanzar equilibrio termodinmico con el medio ambiente que se encuentra a P0 y T0. En la prctica, al medio ambiente se le designa como depsito estndar para determinar la energa disponible del sistema.Cuando el cambio de estado reversible se lleva a cabo en sistema cerrado, de la primera ley se tiene que:q = du + w

De la segunda ley se sabe que:

ds(sistema) + ds(alrededores) = 0 ds(alrededores) = ds(sistema)

ds(alrededores) = dq(sistema) / T(alrededores)

Combinando las ecuaciones anteriores se tiene que:

T(alred) ds(stma) = du + w(mx)

Se trata de w(mx) por ser un proceso reversible, luego:

w(mx) = T(alred) ds du

Si los alrededores son el medio ambiente:

w(mx) = T0 ds du (8.2)

Entonces el trabajo mximo queda dado por

w(mx) = (u T0 s) (u0 T0 s0)

Donde T0, s0, u0 son las propiedades del sistema cuando se encuentra en equilibrio con el medio ambiente y w(mx) es el mximo trabajo que puede realizar un sistema hasta alcanzar equilibrio con el ambiente.

Se debe tener en cuenta que parte de este trabajo mximo se realiza contra el medio ambiente y por tanto no resulta til. Este trabajo contra el ambiente est dado por P0 (v0 v), entonces el trabajo mximo til es

w(mx, til) = w(mx) P0 (v0 v)w(mx, til) = (u + P0 v T0 s) (u0 + P0 v0 T0 s0) [2]

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4.1. QUESLAEXERGA?

Laexergaesunamedidadeladisponibilidaddelaenerga.Laideaesquepartedelaenergadeunsistemasepuedeaprovecharpararealizartrabajomecnico,elctricoodeotrotipo.Elsegundoprincipiodelatermodinmicanosestablecelimitacionesencuantoalacantidaddetrabajoquepodemosrealizar.Peroexisteademsunalimitacinprcticaencuantoaqueslosepuederealizartrabajosielsistemaalmacenaunaenergarespectoalambientequelerodea.

Porejemplo,consideremoselaguasituadaenunembalseaciertaaltura.Estaaguapuedeemplearseparamoverturbinasygenerarenergaelctrica,pero,unavezquetodaelaguahabajadoalniveldelmar,yanosepuedeseguiraprovechando.Hayunlmiteenlaenergadisponibleasociadoaladiferenciadealturaentreelaguadelembalseyelentorno.Cuandoestedesniveldesaparece,yanohaymsenergadisponible.

Sedenominaexergaalacantidadmximadeenergaquepuedetransformarseentrabajotil,entendiendoportilelquenoseempleaenactuarcontraelambiente.

7DISPONIBILAD Y REVERSIBILIDAD

.4.2.ESTADOMUERTO

Elpotencialdetrabajodelaenergaoexergaestasociadoaldesequilibrioentreunsistemaysusalrededores,esdecirquedependededossistemascomomnimo.Conunejemploloaclararemos.Vamosasuponerquetenemosunalminametlicaqueseencuentraa70C,ylasumergimosenaguaa3C(esdecirmuchomsfra),enestecasocomoeldesequilibriotrmicoesgrande,elniveldeexergasermayorquesisumergimoslalminaenaguaa70Cencuyocasolatemperaturadelsistema(lminametlica)ysuentorno(agua)eslamisma(70C),porloquenopasaranada.Esteestadosedenominaestadomuertoyaquetenemosceroexergaymximaentropa.

AMBIENTE

Es caracterizado porque sus parmetros permanecen sin cambios durante la interaccin con el sistema bajo consideracin. Esto quiere decir, que el ambiente es muy grande en comparacin al sistema y puede amortiguar toda la energa dada a l sistema, de tal forma que su propio balance de energa permanece sin cambio. Tambin existe completo equilibrio termodinmico entre todos los componentes.

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Elestadomuertoserefierealestadodelquenosesimposibleextraertrabajodeunsistemayestedependedelmedioambientequelerodea.Podemosconcluirqueunsistemaentregaelmximotrabajoposiblecuandoexperimentaunprocesoreversible,desdeelestadoinicialespecificadohastaelestadodelambientequelorodea,esdecirelestadomuerto.Estorepresentaelpotencialdetrabajotildelsistemaenelestadoespecificadoyseconocecomoexerga.

4.3.IRREVERSIBILIDAD

PartiendodeladefinicindetrabajoreversibleWrevqueeslacantidadmximadetrabajotilquepuedegenerarse(oeltrabajomnimoquedebesuministrarse)enunsistemacuandosteexperimentaunprocesoentredosestadosdefinidos(inicialyfinal).Estetrabajomximo(omnimo)seobtienecuandoelprocesoentrelosdosestadosestotalmentereversible.SelellamaIrreversibilidadI,aladiferenciaentreeltrabajoreversibleWrevyeltrabajotilWuduranteunprocesoentredosestadosdefinidos;yesequivalentealaexergadestruidayseexpresaas:

Laexergadestruidarepresentaelpotencialdetrabajoperdidoodesperdiciado.

5.DEDUCCIONDELAEXPRESIN

Tenemoseltrabajotil:

Pero,porelprimerprincipiodelatermodinmicaelcaloryeltrabajoquesalenequivalealadisminucindelaenergatotal


SiendoElaenergatotalsumadecintica,potencialeinterna.Quedaentonces

Elsegundomiembrodeestaecuacineseldiferencialdeunafuncindeestado,yaquesetratadeunacombinacindetresdiferencialesdefuncionesdeestadomultiplicadasporconstantes.Portanto,podemosescribirestocomounadiferencialexacta(condenvezdecon).Puestoqueestamosinteresadosenelmximotrabajoquepuederealizarelsistemaynoelquesepuederealizarsobrel,cambiamoselsignoyescribimos

DondeXeslafuncindeestadoquedenominamosexerga.

Integrandoentreelestadoinicial(queindicamossinsubndices)yelestadofinal,quecorrespondealestadomuertoenelquelatemperaturaylapresinsonigualesalaexterior(consubndice0)nosqueda

Resumiendo:

6.LEYDEPRDIDADEEXERGA

ElTeoremadeGouy-Stodola(denominadatambincomoleydeprdidadeexerga)esunteoremaempleadoentermodinmicaparadescribirlacantidaddeenerganodisponiblequetienelugarenunsistematermodinmico.

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6.1.Formulacin

Laleyestablecequeladestruccindeexergaesproporcionalalproductode

latemperaturadereferencia()porlageneracindeentropadentrodelsistema(

).Laexpresinformaldelaenerganodisponiblesesueleexpresarsecomo:.Elvalordeestadestruccindeenergaseexpresamediantelaecuacin:

Estaecuacinmuestraqueunprocesotermodinmicamenteeficientedebeteneruna

mnimageneracindeentropa.esunapropiedadintensivaquepermiteencasode

existirvariossistemascongeneracindeentropa(),puedacalcularselaexerga

perdidatotalmediantesumadelaspartes:

7.PRINCIPIODEDISMINUCINYDETRUCCINDELAEXERGA

7.1.PrincipiodeDisminucin

Elprincipiodedisminucindelaexergasostienequelaexergadeunsistemaaislado(recuerdequenicalor,nitrabajo,nimasapuedencruzarsusfronteras)duranteunprocesosiempredecreceo,enelcasolmitedeunprocesoreversible,permanececonstante.Estoseexpresaas:

Lasirreversibilidadescomolafriccin,lasreaccionesqumicas,latransferenciadecalordebidaunadiferenciafinitadetemperaturas,laexpansinlibre,lasmezclas,siempregeneranentropa,enconsecuenciasiempresedestruyelaexerga.Porellolaexergadestruidaenproporcionalalaentropagenerada:

Elprincipiodedisminucindelaexergapuederesumirseas


7.2.PrincipiodeDestruccin:

Describiremosalgunosmecanismosdedestruccindelaexerga.

Destruccindelaexergadebidoalatransferenciadecaloratravsdeunapared.

Lamismacantidaddecalorfluyeatravsdelsistemadesdeelreservoriodelaizquierdahaciaeldeladerecha.Sinembargo,comolatemperaturadelreservoriodeladerechaesmenor,laexergatransferidaporsuexergaesmenor.Podemosconcluirquelageneracindeentropadebidoalatransferenciadecaloratravsdeunadiferenciafinitadetemperaturaeslacausadeladestruccindeexerga.

Destruccindelaexergadebidoalafriccin.

Laexergaesdestruidaespontneamenteporlafriccin.Enlaimagenmostradaeltrabajotransferidoalsistemaatravsdelejedebeserigualalcalorrechazadohacialaatmosfera,sinembargoyaqueelcalorntransportaexergaatravsdelafronteraexterna(seencuentraalatemperaturadelaatmosfera),lanicaformaparaquelaexergadelsistemapuedapermanecerconstanteesladestruccindelaexerga.

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Destruccindelaexergadebidoalcalentamientoporresistenciaelctrica.

Laexergaesdestruidaespontneamenteporlaelectricidadquepasaatravsdeunaresistencia.Enlaimagenmostradaeltrabajoelctricotransferidoalsistemadebeserigualalcalorrechazadohacialaatmosfera,sinembargoyaqueelcalornotransportaexergaatravsdelafronteraexterna(seencuentraalatemperaturadelaatmosfera),lanicaformaparaquelaexergadelsistemapuedapermanecerconstanteesladestruccindelaexerga.

8.EXERGADEUNSISTEMACERRADO

8.1.PrimerafuncionGouyoDarrieus

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8.2.ExergadeunsistemacerradoaTo

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9.EXERGADEUNSISTEMAABIERTO

Eselmximotrabajodecirculacin.

9.1.SegundafuncionGouyoDarrieus

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10.EXERGADELCALOR

11.BALANCEEXERGTICO

Enrealidadunbalancedeexerganoesmsquelacombinacindeunbalancedeenergaydeentropa,quederivanasuvezdelprimerysegundoprincipiodelatermodinmica.Noesportantounresultadoindependiente,peropuedeutilizarsecomoformulacinalternativadelasegundaleydelatermodinmica.

Comoalternativaalprincipiodeincrementodeentropa,sepuedeformularlasegundaleyestableciendoque,losnicosprocesosquepuedeexperimentarunsistemaaisladosonaquellosenlosquelaexergadelsistemadisminuye.

Elbalancedeexergaesunmtododeanlisismuytilalahoradevalorarelrendimientoenergticodeunainstalacin,nosdaunavisinmsampliaque

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elrendimientotrmico.Permitevalorarlasprdidasdeenergaenunproceso,laenergaqueseraaprovechabledeflujossalientesensistemasabiertosylasventajasdemtodosregenerativoseninstalacionestrmicas.

11.1.Balanceensistemascerrados

Unsistemacerradopuedeinteraccionarconelentornomediantetransferenciasdeenergaenformadecalorotrabajo,queimplicanunatransferenciadeexergaentreelsistemayelentorno.Estaexergatransferidanocoincidenecesariamenteconlavariacindeexergadelsistema,yaquelaexergatambinsedestruyecomoconsecuenciadelageneracindeentropa(todoslosprocesosrealescontransferenciadeenergaenformadecalorconllevan,ademsdeunatransferenciadeentropa,unageneracindeentropadebidaaprocesosirreversiblesdentrodelsistema.

Lavariacindeexergadelsistemacerradoesigualalatransferenciadeexergacon

elentorno,menosladestruccindeexerga,donderepresentalageneracindeentropa,queporelsegundoprincipio,nopuedesernegativa.

11.2.Balanceensistemasabiertos

Parasistemasabiertos,enlosquehaytransferenciademasa,semanejaelconceptodeexergadeflujo,quenoesmsquelaexergaasociadaaunacorrientematerialqueatraviesaunvolumendecontroldeterminado.Adaptandolaexpresinyutilizandomagnitudesespecficas(porunidaddemasa)setiene:

Dondeh,s,C,yzsonentalpa,entropa,velocidad,alturadelflujo

respectivamente.sonlaspropiedadesevaluadasenelestadomuerto.geslaaceleracindelagravedad.

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Elbalancedeexergaenunsistemaabiertocomo:

Estoes,lavariacindeexergaacumuladadentrodelsistemaporunidaddetiempoes

iguala:latransferenciadeexergaasociadaalatransmisinde

energaenformadecalor,donderepresentalavelocidaddetransferenciadecalor

atravsdeunapartedelafronteraatemperatura,menoslavelocidaddeintercambiodeexergaportrabajo,excluyendoeltrabajodeflujo,

mseslatransferenciadeexergaasociadaala

transferenciademasaentreelsistemayelentornoymenosladestruccindeexergaporunidaddetiempocausadaporirreversibilidadesinternasdelvolumendecontrol.

QueeltrminorecuerdealrendimientomximocalculadoporCarnotensusteoremasnoescasualidad.Representaprecisamentelapotencialidadalahoradeobtenertrabajodefocostrmicosadiferentetemperatura.

12.EFICIENCIAEXERGTICA

LaEficienciadeSegundaLeyesunamedidadeldesempeodeundispositivorealconrelacinasudesempeoencondicionesreversiblesparalosmismosestadosinicialyfinal.

Lassiguientesimgenesdescribenladeferenciaentrelaeficienciatrmicaylaeficienciaexergtica(oeficienciasegnlasegundaley)deunamquinatrmica.

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Hasta el momento, al hacer referencia a la eficiencia siempre ha sido en trminos energticos, sin hacer distincin de la calidad de la energa producida o consumida. Una forma ms apropiada de evaluar los procesos es en trminos de la energa disponible consumida o producida ya que es la energa verdaderamente aprovechable. En esta seccin se presentar la eficiencia exergtica de procesos la cual se conoce tambin como eficiencia de segunda ley. En general, la eficiencia se puede definir como lo que se obtiene sobre lo que se paga:

A diferencia de la eficiencia energtica, la eficiencia exergtica puede ser del ciento por ciento si el proceso de transformacin al que se refiere se realiza de una manera completamente reversible (sin destruccin de exerga).

Eficiencia de una mquina trmica:

De acuerdo con el objetivo de una mquina trmica, que es obtener trabajo a partir de calor suministrado, y ya que todo el trabajo producido es, en este caso, energa disponible mientras que la fraccin disponible del calor es Qc (1 T0 /Tc)

Entonces:

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Eficiencia de un refrigerador:

El objetivo de un refrigerador es extraer calor para lograr una baja temperatura por medio de una mquina que consume trabajo. Al extraer calor de un depsito, este queda en capacidad de permitir la produccin de trabajo mediante una mquina trmica reversible que recibe calor del ambiente y descarga en el depsito; luego, la eficiencia exergtica es:

Eficiencia de una bomba de calor:En este caso se desea mantener un recinto a una temperatura alta suministrndole calor extrado de un foco que se encuentra a menor temperatura mediante el empleo de trabajo mecnico. Al obtener un depsito caliente, se est en capacidad de producir trabajo mediante una mquina trmica reversible conectada entre este depsito y el ambiente.

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Eficiencias de bombas y compresores:

En estos equipos la sustancia recibe energa mecnica para aumentar su exerga (representada en alta presin o incremento de energa potencial)

Eficiencia de una turbina :

En estos equipos se obtiene trabajo a expensas de una disminucin de la exerga de la sustancia, luego

Eficiencia de un intercambiador de calor:

De acuerdo con el criterio de eficiencia exergtica se podra definir para un intercambiador de calor

En la prctica esta eficiencia no tiene mucho sentido, pues lo que interesa es la transferencia de calor para aumentar la energa de una sustancia. Sera ms til hacer referencia a una eficiencia energtica.

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12.1.EficienciaparaMquinasTrmicas:

DiagramadeEnergadeunamquinatrmica

DiagramadeExerga

12.2.EficienciaparaRefrigeradoresoBombasdeCalor:

DiagramadeEnerga

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DiagramadeExergaRefrigerador

DiagramadeExergaBombadeCalor

12.3.RendimientoExergticoparauncicloirreversibledeCarnot


13.TRANSFERENCIADEEXERGA

13.1.ExergatransportadaporMasa

13.2.ExergatransferidaporCaloryTrabajo

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14. CONCLUSIONES

En el presente trabajo, se ha preferido dar la visin de la utilizacin de la exerga disponible en los procesos de utilizacin calrica mediante su transformacin en trabajo mecnico, en lugar de su degradacin intil. Como se indic, cuando es posible superponer una mquina trmica entre el ingreso del combustible y la utilizacin calrica, la eficiencia marginal de la conversin de la energa trmica a trabajo mecnico es idealmente del 100%, y que el aumento de la eficiencia de tal mquina trmica permite obtener tambin mayores cantidades de trabajo con una eficiencia marginal ideal del 100%. La posibilidad de obtencin de estas cantidades de trabajo es similar a la disponibilidad que existe en un salto hidrulico que, de no ser aprovechado, se pierde irreversiblemente. Es indudable pues que, desde el punto de vista del uso racional de los recursos energticos y del desarrollo sustentable se debe alentar en lo posible la implementacin de estos sistemas, lo que implica un cambio importante de los conceptos y modalidades tradicionales. Se trata de una valorizacin de la exerga. Desde el punto de vista ambiental, desplazando la generacin trmica convencional, es una de las formas de reemplazar las prcticas convencionales por las que al menos son ms sustentables que las actuales, y que en muchos casos puede ser de implementacin inmediata. Es posible manejar el concepto de exerga cualitativamente, entre otras cosas para depurarel lenguaje cotidiano, de manera que se hable propiamente de consumo de exerga y de conservacin de energa, y no de ``consumo de energa''. En el mismo sentido, se suele definir a la energa como la ``capacidad para hacer trabajo''; pero de lo expuesto hasta aqu deber quedar claro que sta es una propiedad exclusiva de la exerga y no de la energa. Un ejemplo sencillo sirve para enfatizar lo anterior: considrese un gas encerrado en una delas mitades de un recipiente aislado del exterior, estando la otra mitad vaca. Si la pared de separacin entre el gas y la otra mitad vaca se quita, el gas se expandir hasta ocupar el espacio completo, siendo su energa final igual a la inicial.

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15. BIBLIOGRAFA

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Dincer, I., & Kanoglu, M. (2010). Refrigeration Systems And Applications (2th ed.).John Wiley and Sons, Ltd.

Dossat, R. J. (1998). Principios de refrigeracin. CECSA.

Geurts, M. (2005). Properties of Refrigerant 22 (chlorodifluoromethane). Recuperado el 18 de agosto de 2011 del sitio web de Industrial RefrigeratioConsortium:http://www.irc.wisc.edu.html

Pita, E. G. Acondicionamiento de aire, principios y sistemas (2a ed.). CECSA.

Witman, W. C., & Johnson, W. M. Tecnologa de la refrigeracin y aire acondicionado, refrigeracin comercial.( Para info.s.f.).

PGINAS WEB

Obtenido de http://www.emersonclimatemexico.com/homehttp://www.academia.edu/3315176/Exergia_Conceituacao_e_Aplicacaohttp://webserver.dmt.upm.es/~isidoro/bk3/c03/Exergia.pdfhttp://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/gnavascu/TERMOTECNIA_10_11/7_TERMOT_EXERGIA_2010_11.pdfhttp://www.cie.unam.mx/~ojs/pub/Modulos/Modulo4.pdfhttp://es.wikipedia.org/wiki/Exerg%C3%ADahttp://www.smf.mx/boletin/Abr-98/ense/exer.htmlhttp://termoweb.comyr.com/exergia.htmlhttp://iqtma.uva.es/termoap/analisis_de_procesos.pdfhttp://laplace.us.es/wiki/index.php/Introducci%C3%B3n_a_la_exerg%C3%ADahttp://gpinch.sourceforge.net/pinch/node57.html http://ing.unne.edu.ar/pub/termodinamica/e2010.pdf

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exergia final

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