Unidad N 1 ciclos termodinamicos

UNIVESRIDIDAD TECNOLOGIA
NACIONAL
INGENIERIA INDUSTRIAL
INSTALACIONES INDUSTRIALES

Docente: Ing. Javier Melidoro
E-mail:
javiermelidoro@hotmail.com
jmelidoro@williner.com.ar
Tel.: 3492-693890










Unidad Nº 1: Ciclos
Termodinámicos Refrigeración
Ciclo
de Carnot.
Ciclo de Rankine. Evoluciones y
rendimientos.
Diagramas Termodinámicos P-V, T-S y H-S.
Ciclo de Rankine consobrecalentamiento y
recalentamiento.
Ciclos regenerativos o con extracciones.
Ciclo Otto. Ciclo Diesel. Partes
Fundamentales de un Motor

Ciclo Termodinámico
• El círculo de la imagen
representa a un sistema
que evoluciona a través
de ciclos termodinámicos

Ciclo termodinámico: Dispositivos destinados a la
obtención de trabajo a partir de dos fuentes de calor a
distinta temperatura (Máquinas Térmicas)
o, demanera inversa, a producir el paso de calor de la
fuente de menor temperatura a la fuente de mayor
temperatura
mediante
el
aporte
de
trabajo
(Refrigeradores).

Definiciones asociadas a
tener presente:








Motores Térmicos: conjunto de mecanismos y
dispositivos de los cuales se obtiene trabajo.
Ciclo: es una transformación de un sistema
(cambio en el valor de los parámetros
establecidos)Ciclo cerrado: El fluido de trabajo regresa a su
estado inicial al final del ciclo (vapor de una
central térmica)
Ciclo Abierto: El fluido de trabajo se renueva en
cada ciclo.







Reversible: es aquella que puede realizarse en forma
inversa, se verifican estados de equilibrio sucesivos
(muy lento).
Ideal: donde no existen perdidas de energía
(cinética, potencial y gravitatoria), no existefricción
y los cambios de estados, compresión y expansión,
son cuasiestaticos.
El rendimiento es el principal parámetro que caracteriza
a un ciclo termodinámico, y se define como el trabajo
obtenido dividido por el calor gastado en el proceso.

CICLO DE CARNOT
Es un ciclo termodinámico ideal
reversible entre dos fuentes de
temperatura, constituido por cuatro
transformaciones, 2 adiabáticas y 2isotermicas.
Trabaja absorbiendo una cantidad
de calor Q1 de la fuente de alta
temperatura y cede un calor Q2 a la
de baja temperatura produciendo
un trabajo sobre el exterior.

CICLO DE CARNOT

Diagrama T - S
El ciclo de Carnot consta de cuatro etapas: dos procesos
isotermos (temp=cte.) y dos adiabáticos (aislados
térmicamente).
1- Expansión isoterma: (proceso 1 → 2 en el diagrama)
Se parte de unasituación en que el gas se encuentra al
mínimo volumen del ciclo y a temperatura T1 de la fuente
caliente.
En este estado se transfiere calor al cilindro desde la
fuente de temperatura T1, haciendo que el gas se expanda.
Al expandirse, el gas tiende a enfriarse, pero absorbe calor
de T1 y mantiene su temperatura constante.

2- Expansión adiabática: (2 → 3) La expansión
isoterma termina en un puntotal que el resto de la
expansión pueda realizarse sin intercambio de calor.
A partir de aquí el sistema se aísla térmicamente, con lo
que no hay transferencia de calor con el exterior. Esta
expansión adiabática hace que el gas se enfríe hasta
alcanzar exactamente la temperatura T 2 en el momento
en que el gas alcanza su volumen máximo.
Al enfriarse disminuye su energía interna, con lo queutilizando un razonamiento análogo al anterior proceso.
Esta vez, al no haber transferencia de calor, la entropía se
mantiene constante.

3- Compresión isoterma: (3 → 4) Se pone en
contacto con el sistema la fuente de calor de
temperatura T2 y el gas comienza a
comprimirse, pero no aumenta su temperatura
porque va cediendo calor a la fuente fría. Al no
cambiar la temperatura tampoco lo hace la
energíainterna, y la cesión de calor implica
que hay que hacer un trabajo sobre el sistema.
Al ser el calor negativo, la entropía disminuye

4- Compresión adiabatica: (4 → 1) Aislado
térmicamente,
el
sistema
evoluciona
comprimiéndose
y
aumentando
su
temperatura hasta el estado inicial. La energía
interna aumenta y el calor es nulo, habiendo
que comunicar un trabajo al sistema.
Al ser un proceso...