La termodinamica en las energias renovables






Ensayo: La termodinámica en las energías renovables



Realizado por Ing. Denis Vílchez M.

Prof.: PhD Rafael Gamero





Fecha: 14/12/12




La idea de este ensayo es demostrar cómo actúa la termodinámica en los diferentes procesos de generación eléctrica en el marco de las energías renovables, para ello es necesario introducir algunos conceptos necesarios para lacomprensión de este texto.
LA ENERGÍA Y SU TRANSFERENCIA.

Introducción histórica.
Energía: unidades y tipos.
Transferencias de energía: trabajo y calor.
Conservación y degradación de la energía.
Primer principio de la termodinámica.

INTRODUCCIÓN HISTÓRICA.

El origen del concepto de trabajo mecánico como equivalente al producto de la fuerza por eldesplazamiento se remonta a la Antigüedad. Aparece de modo implícito en los estudios relativos a las palancas llevados a cabo por Arquímedes y Aristóteles: Flresistencia = Plpotencia

De alguna manera, esto no es más que una aplicación del principio de conservación de la energía mecánica. En esta ley ya entonces aparece el producto “fuerza por desplazamiento”, que hoy se conoce comotrabajo mecánico.

El concepto de energía hace su aparición de forma clara e inequívoca a finales del siglo XVIII y principios del XIX, cuando como consecuencia del desarrollo de la Termodinámica, toma cuerpo el principio de conservación de la energía en su acepción más amplia. Sin embargo, desde los tiempos de Galileo, y sobre todo desde Huygens y Leibniz (1646-1716), sehacía uso del confuso concepto de vis viva (“fuerza viva”), hoy conocido como energía cinética.

Galileo, en su obra Dos nuevas ciencias, describe lo que ocurre cuando sobre una estaca ligeramente clavada en el suelo se deja caer una piedra. La estaca se clavará más en el suelo si se hace desde una mayor altura. Por tanto, una combinación de peso (fuerza) y altura (desplazamiento) esla responsable de que la estaca se clave más o menos. Nos encontramos de nuevo con el concepto de trabajo o de su equivalente en energía potencial.

ENERGÍA: UNIDADES Y TIPOS.

Por energía entendemos la capacidad que posee un cuerpo para poder producir cambios en sí mismo o en otros cuerpos. Es una propiedad que asociamos a los cuerpos para poder explicar estos cambios.Estamos acostumbrados a clasificar la energía por un criterio técnico: según la fuente de producción. Así hablamos de energía eólica, calorífica, nuclear, hidroeléctrica, solar, química...

Sin embargo, en Física es más útil establecer una clasificación en base a las causas por las que el cuerpo puede producir cambios. Tendremos entonces.

Energía cinética (Ec): Energía debida almovimiento del cuerpo.
Energía potencial (Ep): Debida a la acción de ciertas fuerzas que actúen sobre el cuerpo. Existen tres tipos. Energía potencial gravitatoria (Epg), debida a la acción de la fuerza gravitatoria sobre el cuerpo.

Energía potencial eléctrica (Epe): debida a la acción de fuerzas eléctricas.
Energía potencial elástica (Epel): es la que almacenan los cuerpos elásticos al sercomprimidos o estirados
Energía mecánica (EM): Suma de las energías cinética y potencial del cuerpo.
Energía interna (U): Debida a la temperatura del cuerpo y a su estructura atómico-molecular

Unidades de energía: Cualquier forma de energía se mide en las mismas unidades: en el S.I es el Julio (J).
Otras unidades:
caloría (cal): 1 cal = 4,18 J
1 Kcal = 1000 cal = 4180 J

ergio (erg): 1erg = 10-7 J
kilovatio-hora (kW·h): 1 kW·h = 3,6 · 106 J

Transferencias de energía: calor y trabajo:

Al estudiar un sistema desde el punto de vista de la energía, podemos ver que en cualquier cambio que ocurra en el mismo tenemos una transferencia de energía entre unos cuerpos y otros (a veces en el mismo cuerpo). Así, al poner en contacto un cuerpo frío con otro caliente,...