Termodinamica

Uto-Fni
Ingeniería Mecánica

Apuntes de Clase
MEC 2250
TERMODINAMICA TECNICA II

Termodinámica de los
compresores

Docente: Emilio Rivera Chávez
Oruro, julio de 2009

Apuntes de Clase
Termodinámica de los compresores de gas

Termodinámica Técnica II
MEC2250

Emilio Rivera Chávez
GENERALIDADES
0.1 Procesos Isentrópicos
La entropía de una sustancia de masa fija puede cambiartanto debido a un proceso de transferencia de calor como a las irreversibilidades presentes en todo
proceso real.
Corolario:
Como consecuencia de lo anterior podemos afirmar que : cuando una sustancia
de masa constante (sistema cerrado) es sometida a un proceso adiabático e
internamente reversible su entropía no cambia.
Un proceso en el que la entropía permanece constante es un procesoisentrópico, que se caracteriza mediante la siguiente expresión:
s = 0
Claro… una sustancia tendrá la misma
entropía tanto al principio como al final del proceso, si el proceso se lleva a
cabo isentrópicamente.

s2 = s1

Muchos sistemas o dispositivos de ingeniería como bombas, turbinas, tob eras y
difusores operan de manera esencialmente adiabática, y tienen mejor desempeño
cuando seminimizan las irreversibilidades, como la fricción asociada al proceso.

Un modelo isentrópico puede servir como un modelo apropiado para los procesos reales, además
de permitirnos definir las eficiencias para procesos al comparar el desempeño real de estos dispositivos con el desempeño bajo condiciones idealizadas (isentrópicas, p. e.)

Es importante destacar que un proceso adiabático reversiblenecesariamente es
isentrópico, pero uno isentrópico no es necesariamente un proceso adiabático
reversible. Sin embargo el término proceso isentrópico se usa habitualmente en
termodinámica para referirse a un proceso adiabático internamente reversible.

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Termodinámica de los compresores de gas

Termodinámica Técnica II
MEC2250

Emilio Rivera Chávez
De lo anterior sededuce que la entropía es una propiedad útil y una valiosa
herramienta en el análisis de la segunda ley en los dispositivos de ingeniería, en
particular de los compresores. Pero ¿Qué es la entropía?

0.2. Eficiencia Isentrópica de Dispositivos de Flujo Permanente.
Las irreversibilidades son inherentes a todos los procesos reales y su efecto es
siempre la degradación del desempeño de losdispositivos. Al realizar análisis en
ingeniería es deseable contar con parámetros que permitan cuantificar el grado de
degradación de energía en los dispositivos.
El análisis de dispositivos de ingeniería discretos que trabajan bajo condiciones
de flujo estable, como son las turbinas, compresores y toberas implica examinar
el grado de degradación de la energía causada por las irreversibilidadesen estos
dispositivos. Para ello es necesario definir un proceso ideal que sirva como modelo para los procesos reales.
Aunque es inevitable alguna transferencia de calor entre estos dispositivos y sus
alrededores, se plantean muchos dispositivos de flujo estable para operar bajo
condiciones adiabáticas. Así, el proceso modelo para estos dispositivos debe ser
uno adiabático. Así mismo, unproceso ideal no debe incluir irreversibilidades po rque el efecto de la irreversibilidad será siempre degradar el desempeño de los
dispositivos. Por ello, el proceso ideal que puede servir como un modelo conv eniente para los dispositivos de flujo estable adiabáticos es el proceso isentrópico.
Cuanto mas se acerque el proceso real al idealizado, mejor se de sempeñará el
dispositivo. Por ello esmuy importante disponer de un parámetro que exprese
cuantitativamente cuan eficazmente un dispositivo real se aproxima a uno ideal izado, este parámetro es la eficiencia isentrópica o adiabática, que es la medida
de la desviación de los procesos reales respecto de los idealizados respectivos.
Las eficiencias isentrópicas están definidas en distinta forma para los diversos
dispositivos, porque...