Exergia

Introducción

La exergía (en sus orígenes se denominaba como «trabajo disponible», «energía
utilizable» y otros términos) está indisolublemente asociado al de desequilibrio entre un cierto
sistema y su entorno, es decir, es una cantidad física que depende de la variable de dos
sistemas como mínimo.
Encontramos exergía acumulada en los mares tropicales por la
diferencia de temperaturaentre el fondo y la superficie, en la masa de agua de una presa que
se encuentra por encima del nivel del mar debido a la diferencia de alturas, en una masa de
vapor de agua en el subsuelo por la diferencia de presión y temperatura con respecto al aire de
la atmósfera, o en una masa de petróleo o carbón por la posibilidad de combustión en la
atmósfera. De que el petróleo y el carbón cuentan conexergía, se puede dar uno cuenta porque al
quemarles en una termoeléctrica se genera trabajo y electricidad. Lo mismo ocurre con el mar
tropical, la masa de vapor geotérmico y la masa de agua, de las cuales se puede obtener
trabajo mecánico interponiendo un motor térmico entre estos sistemas y la atmósfera, y
seguidamente convertir este trabajo en electricidad. De esto pueden dar fe las plantasde
gradientetérmico marino de Hawai, las plantas geo-termoeléctricas mexicanas de Cerro Prieto
en Baja California, o las decenas de minihidroeléctricas instaladas en presas de nuestro país.
Por su enorme magnitud, y por su carácter renovable, a estos recursos se les puede considerar
como prácticamente inagotables.

Exergía

El concepto de exergía

El concepto de exergía estáindisolublemente asociado al de desequilibrio entre un
cierto sistema y su entorno, determinado por la diferencia entre los valores de alguna
variable dinámica que los caracteriza (por ejemplo la temperatura o la presión).

El desequilibrio consiste en que el valor de la variable dinámica en cuestión es diferente
para el sistema y su entorno y, por ello, ambos están en una situación de desequilibrio.Generalmente habrá alguna barrera que impida el alcance del equilibrio en la variable
dinámica, por lo que la situación se mantiene así; pero si espontáneamente o por la
acción de un agente externo la barrera se quita, entonces el sistema y su entorno
desembocan en un movimiento hacia la equilibración. En estas circunstancias, dicho
movimiento puede aprovecharse para lograr algún efecto útil,como trabajo mecánico.

La exergía es la máxima cantidad de trabajo que se puede obtener de un desequilibrio
entre un sistema y su entorno. La exergía es pues una cantidad física que depende de las
variables de dos sistemas, y no nada más de uno sólo; tiene por ello una propiedad
singular, pues de los hechos de que vale cero cuando ambos sistemas están en equilibrio
y de que es diferente decero cuando están en desequilibrio, se sigue que la exergía es la
capacidad almacenada de realización de trabajo por dos sistemas en desequilibrio.

Hay exergía acumulada en el mar tropical (por el contraste de temperatura entre la
superficie y el fondo), en una masa de agua situada por encima del nivel del mar en una
presa (por el contraste de alturas), en una masa de vapor de agua en elsubsuelo, como
en la geotermia (por la diferencia de temperatura y presión con el aire de la atmósfera),
en un cuerpo en rotación (por el contraste en velocidad de giro con respecto a los
cuerpos en reposo), en una masa de petróleo o carbón (por la diferencia en composición
química con la atmósfera), etc.
Del mar tropical, así como de la masa de vapor geotérmico, puede obtenerse trabajomecánico interponiendo un motor térmico entre ambos sistemas y la atmósfera.
Ahora bien, una vez que las temperaturas del mar en la superficie y en el fondo se
igualan, o que el vapor geotérmico ha escapado integrándose al aire de la atmósfera, ya
no habrá desequilibrio con el entorno y en ambos casos la exergía almacenada habrá
desaparecido.
Algo semejante sucede con la masa de agua de la presa...