Ciclos Termodinamicos

¨Ciclos Termodinámicos y Segunda Ley de la Termodinámica¨
Curso de Termodinámica (9129)
Carrera Ingeniería Química

CICLOS TERMODINÁMICOS
Y LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA

INTRODUCCION
La conversión de energía es un proceso que tiene lugar en la biosfera. Sin embargo, los seres
humanos a lo largo de la historia hemos inventado diversos artefactos que posibilitan también
laconversión de energía.
La eficiencia con que se produce esta transformación esta directamente relacionada con la
proporción en su forma final y su forma inicial y también depende de las leyes físicas y
químicas que gobiernan la conversión.

CICLOS TERMODINAMICOS
Se denomina ciclo termodinámico al proceso que tiene lugar en
9 Dispositivos destinados a la obtención de trabajo a partir de dos fuentesde calor a distinta
temperatura (Máquinas Térmicas)
9 o, de manera inversa, a producir el paso de calor de la fuente de menor temperatura a la
fuente de mayor temperatura mediante la aportación de trabajo (Refrigeradores y Bombas de
Calor).
El rendimiento es el principal parámetro que caracteriza a un ciclo termodinámico, y se
define como el trabajo obtenido dividido por el calor gastado enel proceso, en un mismo
tiempo de ciclo completo si el proceso es continuo.
La eficiencia térmica del ciclo mide qué cantidad del calor ingresado es convertido en trabajo
útil.
Este parámetro es diferente según los múltiples tipos de ciclos termodinámicos que existen,
pero está limitado por el factor o rendimiento del ciclo de Carnot.

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MAQUINAS TERMICAS
Una máquina térmica es un dispositivo que convierte energía térmica en otras formas útiles
de energía como:
9 La energía eléctrica: En un proceso característico para producir electricidad en una
planta de potencia, el carbón o algún otro tipo de combustible se quema y el calor generado
se utiliza paraproducir vapor de agua. El vapor se dirige hacia las aspas de una turbina,
poniéndola a girar. Por último, la energía mecánica asociada a dicha rotación se usa para
mover un generador eléctrico.
9 y mecánica: El motor de combustión interna en un automóvil extrae calor del combustible
en combustión y convierte una fracción de esta energía mecánica.
Como se observa, el termino maquina térmica,muchas veces tiene un sentido mas amplio para
incluir dispositivos que producen trabajo, que no operan en un ciclo termodinámico, máquinas
que producen combustión interna, como las turbinas de gas y los motores de automóvil entran
en esta categoría. Los dispositivos operan en un ciclo mecánico

pero no en un ciclo

termodinámico, ya que el fluido de trabajo no se somete a un ciclocompleto.
En un ciclo mecánico: En lugar de que se enfríen a su temperatura inicial, los gases de
escape se evacuan y se sustituyen por una mezcla de aire puro y de combustible al final del
ciclo.
PLANTA DE VAPOR
El dispositivo productor de trabajo que mejor encaja en la definición de maquina térmica es la
central eléctrica de vapor que es una maquina de combustión externa. El proceso decombustión sucede fuera de la maquina y la energía térmica liberada durante este proceso se
trasfiere al agua como calor para producir vapor.
Un diagrama esquemático es como el siguiente:

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Para ello, en la máquina térmica se hace que una sustancia de trabajo (agua) recorra unproceso cíclico durante el cual :
1)

El agua absorbe calor de una fuente a alta temperatura en una caldera, donde se

caliente hasta el punto de ebullición y luego vaporizada produciendo vapor. Ambos procesos
ocurren a presión aproximadamente constante. Pro último, el vapor es recalentado a la misma
presión.
2)

Este vapor pasa a través de una turbina donde se expande en un proceso...