Calderas






INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TEHUACÁN



DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA METAL-MECÁNICA



INGENIERÍA MECATRÓNICA




GENERACION Y MANEJO DE LA ENERGIA I




PROFESOR: DOC. PEREZ CASTAÑEDA GABRIEL ANTONIO




PROYECTO UNIDAD 1





PRESENTA:
BRAVO BAÉZ GERMÁN



Ejercicio 1
Los calefactores de tablero son calentadores de resistencia eléctrica y se emplean ousan en interiores. Una inquilina sostiene que sus calefactores de tablero, con cinco años de servicio, tienen una eficiencia de conversión de 100%.
¿Su afirmación viola alguna ley termodinámica? Explique:
¿Qué es un calefactor y como funciona?
Un calefactor eléctrico es un dispositivo que produce energía calorífica a partir de la eléctrica. El tipo más difundido es el calefactor eléctrico"resistivo", donde la generación del calor se debe al Efecto Joule.
Los calefactores resistivos generan calor proporcionalmente al cuadrado de la corriente eléctrica que fluye a través de ellos. Esta relación es conocida como Ley de Joule.
Los materiales conductores (metales y aleaciones) no son "conductores perfectos", sino que tienen una resistividad eléctrica al paso de la corriente eléctrica. Laenergía que se pierde en la conducción se disipa en forma de calor. La resistividad es una desventaja cuando se requiere transportar energía eléctrica, pero es deseable cuando se busca generar calor.
La explicación microscópica, pero "clásica", es que al haber una diferencia de potencial entre los extremos de un hilo conductor hay un campo eléctrico en el interior del material. Este campo aceleralas cargas libres del material, hasta que éstas chocan (frenándose) con alguno de los iones fijos en la red cristalina que forma el conductor. En esos choques, las cargas ceden su energía cinética a los iones de la red, lo que corresponde a una disipación de calor desde el material al medio que le rodea.
A mayor temperatura hay mayor agitación en los iones de la red. Esto hace que sea mayor elespacio donde se mueven y, entonces, mayor la frecuencia de los choques de las cargas con los iones. Por lo tanto, la resistividad en los conductores metálicos aumenta con la temperatura. El valor de esta resistividad depende del tipo de átomos del metal, a sus enlaces, a la cantidad y tipo de impurezas, y a otros defectos como los debidos a deformación mecánica durante la fabricación y elconformado del conductor.
Conociendo la afirmación dada por la inquilina no cumple con la segunda ley de la termodinámica
Esta ley regula la dirección en la que deben llevarse a cabo los procesos termodinámicos y, por lo tanto, la imposibilidad de que ocurran en el sentido contrario (por ejemplo, que una mancha de tinta dispersada en el agua pueda volver a concentrase en un pequeño volumen). Tambiénestablece, en algunos casos, la imposibilidad de convertir completamente toda la energía de un tipo en otro sin pérdidas. De esta forma, La Segunda ley impone restricciones para las transferencias de energía que hipotéticamente pudieran llevarse a cabo teniendo en cuenta sólo el Primer Principio. Esta ley apoya todo su contenido aceptando la existencia de una magnitud física llamada entropía tal que,para un sistema aislado (que no intercambia materia ni energía con su entorno), la variación de la entropía siempre debe ser mayor que cero.
Los calentadores ceden energía al ambiente en el que se encuentran pero sin perder totalmente su energía.
El tiempo de uso que tienen estos calefactores hace que su energía calorífica vaya disminuyendo.
Al encontrarse en equilibrio la temperatura(energía) del calefactor y la temperatura (energía) del medio en el que se encuentra, ninguno de los dos cede energía, si la eficiencia de los calefactores fuera al 100% cederían toda la energía al medio sin pérdida alguna.

Ejercicio 2
Una central eléctrica de vapor de 800 MW enfriada por un rio cercano tiene una eficiencia térmica de 40%. Determine la relación de transferencia de calor al agua...