exergia







Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica



CURSO : TERMODINAMICA I





DOCENTE : NECIOSUP INCIO CARLOS




TEMA : INTRODUCCION A LA EXERGIA




ESTUDIANTE : PEREZ MONGE MARCIAL EINEBER





CODIGO : 112019-F


Lambayeque, de octubredel 2014
INTRODUCCION A LA EXERGIA
CONCEPTO:
La exergía es una medida de la disponibilidad de la energía. La idea es que parte de la energía de un sistema se puede aprovechar para realizar trabajo mecánico, eléctrico o de otro tipo. El segundo principio de la termodinámica nos establece limitaciones en cuanto a la cantidad de trabajo que podemos realizar. Pero existe además una limitaciónpráctica en cuanto a que sólo se puede realizar trabajo si el sistema almacena una energía 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 energía eléctrica, pero, una vez que todo el agua ha bajado al nivel del mar, ya no se puede seguir aprovechando. Hay un límite en la energíadisponible asociado a la diferencia de altura entre el agua del embalse y el entorno. Cuando este desnivel desaparece, ya no hay más energía disponible.
Supongamos un recipiente que contiene un gas a alta presión y alta temperatura. Si hacemos un orificio en el recipiente y dejamos que salga el aire a la atmósfera, perdemos toda la energía disponible, ya que rápidamente su presión se iguala a laatmosférica y en poco tiempo su temperatura se iguala la del aire que lo rodea. Hemos desperdiciado toda la energía disponible o exergía.
En cambio, podíamos haber usado el que la presión era superior a la atmosférica para producir un trabajo mecánico, moviendo un pistón, y podíamos haber usado el que su temperatura era superior a la atmosférica para alimentar una máquina térmica, es decir, que tantola diferencia de presiones como la diferencia de temperaturas eran aprovechables para realizar trabajo útil.
Se denomina “exergía” a la cantidad máxima de energía que puede transformarse en trabajo útil, entendiendo por útil el que no se emplea en actuar contra el ambiente.
La exergía se consume por completo cuando la presión y la temperatura (y el resto de variables de estado como la alturasobre 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 (alcanzándose el equilibrio térmico) y se iguala su presión con la exterior (llegándose al equilibrio mecánico), ya no se puede extraer energía adicional. Se dice que en ese caso el sistema ha alcanzado el “estado muerto”.2.CASO DE UN SISTEMA CERRADO FLUIDO:
El cálculo de la exergía es muy general y puede aplicarse a todo tipo de sistemas físicos. En esta introducción nos limitaremos a considerar el caso sencillo de un sistema fluido (un gas) que se encuentra a una cierta presiónp y temperatura T diferentes de la presión p0 y temperatura T0 del aire que lo rodea.
Calcularemos por separado la cantidad máximade trabajo que podemos obtener por la diferencia de presiones y por la diferencia de temperaturas. La suma de las dos cantidades nos permitirá hallar la exergía del sistema.
2.1 Energía cinética y potencial
Si tenemos un fluido en movimiento respecto al entorno (por ejemplo un río), su energía cinética puede convertirse en trabajo (según el teorema de las fuerzas vivas). Así, un río puede moveruna noria o un molino.
Lo mismo ocurre con la energía potencial. Teóricamente puede convertirse íntegramente en trabajo. Un salto de agua puede mover una turbina de una central hidroeléctrica.
Por tanto, la cantidad máxima de trabajo extraíble debe incluir tanto la energía cinética como la potencial, ya que ambas se pueden transformar en trabajo sin pérdida alguna (teóricamente).
2.2...