UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL

FRANCISCO DE MIRANDA

AREA DE TECNOLOGÍA

DEPARTAMENTO DE ENERGÉTICA

UNIDAD CURRICULAR: TERMODIMANICA BASICA

TEMA III

Primera Ley de la Termodinámica

Profesor: Ing. Isaac Hernández

Isaachernandez89@gmail.com

TEMA IIIPrimera Ley de la Termodinámica

TEMA IIISistema Cerrado

Para un proceso Cíclico en

Cuasi-Equilibrio

AB

C

1

2

P

V

TEMA IVSistema Cerrado

e1

e2

e3

e4

e5

TEMA IIISistema Cerrado

[J/Kg, BTU/Lb, Lbf*ft/Lb]

TEMA IIIPrincipio de conservación de la masa, ecuación de continuidad.

Si seleccionamos una frontera como sistema de estudio y evaluamos los

elementos entrantes y salientes del sistema, tenemos:

Para un proceso de flujo (Volumen de control), Sistema Abierto

Para un tiempo determinado t

Vc

TEMA IIIFlujo másico y volumétrico

TEMA IIIBalance de Energía

[J/Kg, BTU/Lb, Lbf*ft/Lb]

TEMA IIIEnergía de un fluido que fluye

[J, BTU, Lbf*ft]

TEMA IIIEnergía de un fluido que fluye

TEMA IIIEnergía de un fluido que fluye

TEMA IIIFlujo en Estado Estacionario o estado estable

0

0

TEMA IIIFlujo en Estado Estacionario o estado estable

TEMA IIIFlujo en Estado no Estable o Transitorio

TEMA IIIAplicaciones de la primera Ley para sistemas Abiertos

Sistema

W

X

TEMA IIIAplicaciones de la primera Ley para sistemas Abiertos

TEMA IIIAplicaciones de la primera Ley para sistemas Abiertos

T

v

• Generador de Vapor o Caldera

Emplea una fuente de energía en forma de calor

para producir vapor, en estos equipos la energía

cinética y potencial son despreciables respecto al

calor que se transfiere

TEMA IIIAplicaciones de la primera Ley para sistemas Abiertos

• Tobera

Se emplea para controlar la velocidad de un fluido

con la variación del área de descarga.

Incrementa la velocidad del fluido a cuesta de la

presión del sistema.

• Difusor

Incrementa la presión del fluido reduciendo la

velocidad del mismo

• Los cambios de energía cinética son importantes

• La transferencia de calor es despreciable

• Válvula de estrangulamiento

Interrupción abrupta al flujo del fluido provocando una

caída de presión, los efectos cinéticos y

gravitacionales son despreciables y el fluido avanza de

forma tal que la transferencia de calor es leve, este

dispositivo es isoentálpico.

TEMA IIIAplicaciones de la primera Ley para sistemas Abiertos

• Tubería

Se puede considerar a una tubería como un sistema de flujo estable,

ahora bien, si la tubería se encuentra en forma vertical, los efectos

gravitacionales deben ser considerados, si hay variación del diámetro

también posee efectos sobre la velocidad, debido a el fluido avanza tan

rápidamente si la tubería es corta la transferencia de calor es

despreciable.

Procesos donde Hay Trabajo

• Turbina

Su trabajo es realizado mediante la rotación de un eje

el cual genera potencia hacia fuera de los límites del

sistema (trabajo por unidad de tiempo) el fluido se

expande hasta una presión inferior provocando el

movimiento de los alabes de la turbina. La

transferencia de calor suele ser despreciable

comparado con el trabajo

TEMA IIIAplicaciones de la primera Ley para sistemas Abiertos

• Compresores

Reciben energía en forma de trabajo de eje dentro

de las fronteras del sistema donde se realiza una

compresión del gas incrementando la presión del gas.

Manejan fase GASEOSA, no se recomienda que exista

un cambio de fase debido a que eso destrozaría los

alabes de la turbina, en su defecto entraría como

vapor saturado si es turbina o saldría como vapor

saturado si es un compresor

P1

P2

WP2< P1

P2

P1

WP2> P1

Procesos donde Hay Trabajo

• Ventiladores

Se emplean para desplazar un fluido gaseoso de un

punto a otro a velocidades más altas con altos

cambios de presión.

TEMA IVAplicaciones de la primera Ley para sistemas Abiertos

• Bombas

Reciben energía en forma de trabajo de eje dentro

de las fronteras del sistema donde se realiza un

incremento de la presión del fluido en líquido, cuando

los alabes desplazan el fluido a las paredes de la

carcaza en forma radial.

Las bombas manejan exclusivamente fase LÍQUIDA si

hay una mezcla líquido vapor puede provocar una

compresión de las burbujas y generar implosión

dañando el sistema mecánico, este fenómeno se

llama CAVITACIÓN

P2

P1 W

V2> V1

V2V1

W

P2

P2> P1

TEMA III• Aplicaciones de la primera Ley para sistemas Abiertos

• Aplicaciones de la primera Ley para sistemas AbiertosTEMA III

• Aplicaciones de la primera Ley para sistemas AbiertosTEMA III