Rendimiento Termico

Rendimiento térmico


La energía producida o energía salida del sistema (Esal) es siempre menor que la energía suministrada o energía entrada al sistema (Eent).
El rendimiento térmico o eficiencia de una máquina térmica un coeficiente o ratio a dimensional calculado como el cociente de la energía producida (en un ciclo de funcionamiento) y la energía suministrada a la máquina (para que logrecompletar el ciclo). Se designa con la letra griega ηter:

Dependiendo del tipo de máquina térmica, la transferencia de estas energías se realizará en forma de calor, Q, o de trabajo, W.
Historia
En 1824, el físico francés Sadi Carnot derivó la eficiencia térmica para una máquina térmica ideal como una función de la temperatura de sus reservorios fríos y calientes:
donde
TH es latemperatura del reservorio caliente;
TC es la temperatura del reservorio frío.
La ecuación demuestra que se obtienen mayores niveles de eficiencia con un mayor gradiente de temperatura entre los fluidos calientes y fríos. En la práctica, cuanto más caliente el fluido, mayor será la eficiencia del motor.
Cálculo del rendimiento para las distintas máquinas térmicas
• El motor térmico recibe un calor,Qc, de un foco o fuente caliente, efectúa un trabajo, W, y debe ceder calor, Qf, a un foco frío. Para que la energía se conserve debe cumplirse que Qc = W + Qf. El rendimiento es por lo tanto:

donde se cumple que -0-0.
Rendimiento
Diagrama h-S de vapor de agua, en el que se muestran en rojo dos expansiones entre dos isobaras distintas. La presión de salida es una condición de contorno para elproceso. Con una expansión isoentrópica entre las presiones de entrada y de salida se obtendría mayor salto entálpico.
Para el cálculo del rendimiento, se relaciona la energía obtenida, ya sea en forma de incremento de energía en el fluido o de energía mecánica suministrada por la máquina, entre la máxima energía que se podría obtener en las condiciones de contorno.

Rendimiento de una máquinatérmica motora
Rendimiento interno
El trabajo específico máximo que puede obtenerse en la expansión de un fluido está definido por la diferencia de entalpías entre el fluido a la entrada y las condiciones isoentrópicas a la presión de salida. En cambio el trabajo real es menor a éste debido al aumento de la entropía.2

Rendimiento mecánico
El rendimiento mecánico es la relación entrepotencia efectiva (( ), que es la potencia obtenida en el eje, y la potencia interna (( ), que es la variación por unidad de tiempo de la energía del fluido. La potencia efectiva resulta de restar a la potencia indicada menos la potencia de pérdidas mecánicas ( ), que es disipada el rozamiento de elementos mecánicos (cojinetes, retenes, etc.) y en el accionamiento de elementos auxiliares (bomba deaceite, ventiladores, etc.)


Rendimiento isoentrópico
El rendimiento isoentrópico relaciona la potencia obtenida en el eje con potencia máxima del proceso isoentrópico en las mismas condiciones de contorno.

Rendimiento de una máquina térmica generadora
Rendimiento interno
El trabajo específico mínimo para comprimir un fluido desde un estado térmico hasta una presión determinada es igual alsalto entálpico del correspondiente proceso isoentrópico, de forma que un proceso real presentará mayor diferencia de entalpías del fluido entre la entrada y la salida.3

Rendimiento mecánico
El rendimiento mecánico es la relación entre potencia efectiva (( ), que es la potencia obtenida en el eje, y la potencia interna (( ), que es la variación por unidad de tiempo de la energía del fluido.La potencia efectiva resulta de restar a la potencia indicada menos la potencia de pérdidas mecánicas ( ), que es disipada el rozamiento de elementos mecánicos (cojinetes, retenes, etc.) y en el accionamiento de elementos auxiliares (bomba de aceite, ventiladores, etc.)


Rendimiento isoentrópico
El rendimiento isoentrópico relaciona potencia mínima del proceso isoentrópico en las mismas...