Exergia

c241. Que es la Exergia
La exergía es una propiedad termodinámica que permite determinar el potencial de trabajo útil de una determinada cantidad de energía que se puede alcanzar por la interacción espontánea entre un sistema y su entorno. Informa de la utilidad potencial del sistema como fuente de trabajo. Viendo que es una propiedad, hay que tener en cuenta que el valor de una propiedad nocambia a menos que cambie el estado de la materia, es decir el valor se mantiene siempre y cuando se mida en el mismo estado independientemente de la temperatura o la presion a la que se encuentre.
Definida de otra forma la exergía es la porción de la energía que puede ser transformada en trabajo mecánico, la parte restante, sin utilidad practica, recibe el nombre de anergía o entropía.
La exergíadetermina de forma cuantitativa el valor termodinámico de cualquier recurso, y permite analizar rigurosamente el desperdicio de los recursos en las actividades de la sociedad, estableciendo pautas para su ahorro y uso eficiente.
Por ejemplo, un compuesto de combustible y aire, si se quema el combustible obteniendo una mezcla de aire y productos de combustión ligeramente calientes, aunquela energía asociada al sistema sea la misma, la exergía del sistema inicial es mucho mayor, potencialmente es mucho más útil a la hora de obtener trabajo. Otro ejemplo es el agua de refrigeración de las centrales térmicas. Aunque la central cede una gran cantidad de energía al agua, esta solo eleva su temperatura unos grados por encima de la temperatura de su entorno, por tanto su utilidad potencial paraobtener trabajo es prácticamente nula o lo que es lo mismo en términos técnicos, tiene una exergía asociada baja.
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 detrabajo que podemos realizar. Pero existe además una limitación práctica 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 nose puede seguir aprovechando. Hay un límite en la energía disponible 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 energíadisponible, ya que rápidamente su presión se iguala a la atmosférica 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 laatmosférica para alimentar una máquina térmica, es decir, que tanto la 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 latemperatura (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 (alcanzándose el equilibrio térmico) y se iguala su presión con la exterior (llegándose al equilibrio mecánico), ya no se puede extraer energía adicional. Se...