Exergia

Exergía

Alejandro Barillas
10909-03

Balance de Exergía
“El balance de exergía considera tanto los cambios de entalpía como los
cambios de entropía en el área de balance y recién este balance descubre
las pérdidas que ocurren en los procesos o en los equipos debido a las
irreversibilidades. Éstas son las perdidas por estrangulamiento,
intercambio de calor, mezclas, durante el secado,reacciones químicas,
etc.”
“El diagrama de Flujo de exergía en un equipo o de un área de balance
muestra en que lugar ocurren las pérdidas, cuan grandes son y dónde es
posible introducir mejoras”

Concepto de Exergía

La exergía de un sistema (en desequilibrio con el ambiente), es la
máxima fracción de energía del sistema y del ambiente que
puede transformarse en trabajo, durante unproceso de
igualación reversible del sistema con el ambiente. En otras
palabras, la exergía es aquella parte de la energía que puede
ser transformada en otras formas de energía.

Aplicaciones de la Exergía
Exergía de la energía Potencial
La energía potencial se define como:

Donde :

ExPotencial  g  h

g  gravedad
h  altura

La energía potencial se transforma íntegramente entrabajo, por lo que

Donde :

ExPotencial  g  h  g  ho
 g (h  ho )

g  gravedad
h  altura
ho  altura al nivel de referencia

Aplicaciones de la Exergía
Exergía de la energía Cinética
Al igual que con la energía potencial, la energía cinética se puede
transformar íntegramente en trabajo, considerando que el medio
ambiente tiene una velocidad de referencia vo , solo podrátransformarse
en trabajo la fracción dada por:

Excinética

1
2
2
 m(v  vo )
2

Donde :
m  masa
v  velocidad de estado final
vo  velocidad del medio ambiente de referencia

Aplicaciones de la Exergía
Volúmenes de Control

• La relaciones de balance de exergía para los volúmenes de control difieren
de aquellas para los sistemas cerrados en los que se involucran un
mecanismo másde transferencia de exergía; El flujo másico a través de las
fronteras.
• Un aspecto importante es que la masa posee exergía así como energía y
entropía, y las cantidades de estas tres propiedades extensivas son
proporcionales a la cantidad de masa como se puede apreciar en la figura.

Aplicaciones de la Exergía
Volúmenes de Control
X  Exergía
W  Trabajo
mi  masa entrante
mo  masasaliente
T  Temperatura del sistema
X cv  Exergía del volumen de control

Aplicaciones de la Exergía
Volúmenes de Control
• Tomando nuevamente positiva la transferencia de calor hacia el sistema
y la dirección positiva de la transferencia de trabajo desde el sistema,
las relaciones generales de balance de exergía pueden expresarse mas
explícitamente para un volumen de control como:Ecalor -E trabajo +E masa,entrada -E masa,salida -Ex destruida =(Ex 2 -Ex1 )vc

ó
 T0 
 1- T Qk -  W-P0  V2 -V1  + mΨ- mΨ-Ex destruida =  Ex 2 -Ex1 VC


ent
sal

k 

Aplicaciones de la Exergía
Volúmenes de Control
• También se puede expresarse en la forma de Tasa como:
 T0
 1- T

K


 Qk 

dV 
dEx VC

W - P0 VC  + mψ -  mψ - Ex destruida =
dt  ent
dt

sal

• Esta ecuación nos indica que la tasa de cambio de la exergía dentro del
volumen de control durante un proceso es igual a la tasa neta de
transferencia de exergía a través de la frontera del volumen de control por
calor ,trabajo y flujo másico menos la tasa de destrucción de exergía
dentro de la frontera del volumen de control.
• Cuando los estados inicial y finaldel volumen de control están
especificados, el cambio de exergía del volumen de control es:
Ex 2 - Ex1 = m2φ2 - m1φ1

Aplicaciones de la Exergía
Flujo Estable
La mayoría de los volúmenes de control encontrados en la practica como
turbinas, compresores, toberas, difusores, intercambiadores de calor, tuberías
y ductos operan en forma establemente y por lo tanto no experimentan
cambios en...