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Scientia et Technica Año X, No 25, Agosto 2004. UTP. ISSN 0122-1701

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EXERGIA DEL AIRE COMPRIMIDO
RESUMEN Se presenta la revisión y el análisis del concepto de exergía sin flujo aplicado al aire comprimido. El comportamiento del trabajo útil máximo que se puede obtener del aire comprimido es evaluado en función de sus propiedades termodinámicas y de la temperatura y la presión del medioambiente. Se establece la importancia de realizar el análisis energético de los sistemas neumáticos teniendo en cuenta la segunda ley de la termodinámica. PALABRAS CLAVES: Exergía sin flujo, Aire comprimido, Neumática. ABSTRACT A review and analysis of non-flow exergy concept applied to compressed air is presented. The performance of maximum work, which can be obtained from compressed air, isevaluated as function of its properties and environment temperature and pressure. The importance of second law energetic analysis in order to study the pneumatics systems is established. KEYWORDS: Non-flow Exergy, Air compressed, Pneumatic. 1. INTRODUCCIÓN historia, el análisis exergético coincide siempre con periodos de crisis energética, a lo cual vale la pena sumar que la crisis significa tambiénoportunidad para el desarrollo de mejoras tecnológicas, involucrando el compromiso de los profesionales dedicados a la tecnología, la ciencia y la ingeniería. Debido a que el aire comprimido es la sustancia de trabajo y la fuente de potencia fluida en los sistemas neumáticos, y teniendo en cuenta que el estudio de las transformaciones energéticas, en el caso de los cilindros, es poco [1], se llevaa cabo una discusión de la exergía del aire comprimido considerado como sistema cerrado, y se analiza cómo la segunda ley de la termodinámica puede conllevar a un análisis más relevante en la conversión energética en los sistemas neumáticos. El trabajo presentado constituye un estudio recapitulativo que forma parte de los objetivos del proyecto de investigación Análisis Exergético en Sistemas dePotencia Fluida2, y está en concordancia con la necesidad y oportunidad de investigación en relación con los sistemas de potencia fluida en nuestro medio [5]. 2. ENERGÍA DEL AIRE COMPRIMIDO La primera ley de la termodinámica establece que la energía de un sistema aislado debe conservarse y que la producción de trabajo puede suceder únicamente si no existe un estado de equilibrio absoluto. Para la2 1

YAMID ALBERTO CARRANZA S. Profesor Auxiliar. M. Sc., I. M. Facultad de Tecnologías Escuela de Tecnología Mecánica U. T. P. yamidc@utp.edu.co ALVARO HERNÁN RESTREPO V. Profesor Auxiliar. M. Sc., I. M. Facultad de Ingeniería Mecánica U. T. P. arestrep@utp.edu.co JUAN ESTEBAN TIBAQUIRÁ G. Profesor Asistente. M. Sc., I. M. Facultad de Ingeniería Mecánica U. T. P. juantiba@utp.edu.co

Lossistemas neumáticos de potencia fluida constituyen una tecnología relevante en el desarrollo de la automatización de los procesos industriales, y a pesar de algunas desventajas como sus costos energéticos de operación y el ruido generado, continuarán ocupando un puesto privilegiado en la evolución industrial. Las consideraciones energéticas en los sistemas neumáticos toman cada vez más importancia enla situación actual que requiere la utilización racional de la energía. Los procesos de conversión energética del aire comprimido en la neumática son más complejos en relación con la oleohidráulica, y se ha establecido que la eficiencia energética de los sistemas neumáticos es muy baja en comparación con los sistemas eléctricos y los sistemas oleohidráulicos, y puede tener valores más bajos del20% [6]. Lo anterior constituye una potencialidad de ahorro energético en cuanto se continúe la investigación en torno al desempeño de los diferentes componentes y su sinergia dentro de los sistemas neumáticos. Los métodos tradicionales de análisis de sistemas energéticos basados en la primera ley de la termodinámica no incluyen la propiedad denominada exergía1, la cual es sinónimo de calidad de...