TRANSFERENCIA DE ENERGÍA EN FORMA DE TRABAJO: Introducción
Enviado por Javier Marin • 16 de Abril de 2016 • Práctica o problema • 1.916 Palabras (8 Páginas) • 371 Visitas
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Generalmente, los sistemas de interés en la industria interactúan normalmente con sus alrededores esencialmente en dos formas: transferencia de energía en forma de trabajo y transferencia de energía en forma de calor. TRANSFERENCIA DE ENERGÍA EN FORMA DE TRABAJO: El trabajo mecánico hecho por o sobre un sistema, es el resultado de la acción de una fuerza a lo largo de un desplazamiento, es decir: [pic 4] (limites de s1 a s2) O bien en función del cambio de volumen resulta: [pic 5] (limites de v1 a v2) De esta forma el trabajo realizado por el sistema a sus alrededores es función del cambio de volumen (sólo para el caso de un sistema cerrado), además si el trabajo lo entrega el sistema a sus alrededores, se considera con signo positivo, y si el trabajo es de los alrededores hacia el sistema (como cuando se utiliza una fuerza para comprimir un gas) se considera signo negativo. Cabe destacar que aparte del trabajo mecánico hay otra gran diversidad de trabajo, como son: Trabajo eléctrico: donde la fuerza es el voltaje (potencial eléctrico) y el desplazamiento es la carga eléctrica. Trabajo magnético: donde la fuerza es la resistencia del campo magnético y el desplazamiento es el momento del dipolo magnético. Trabajo de polarización eléctrica: donde la fuerza es la resistencia del campo magnético y el desplazamiento es la polarización del medio (la suma de los momentos de rotación del dipolo eléctrico de las moléculas). Este trabajo de polarización es la electricidad suministrada a una batería de corriente. TRANSFERENCIA DE ENERGÍA EN FORMA DE CALOR: La otra forma de Transferencia de energía se debe a la diferencia de temperatura que pueda existir entre las fronteras del sistema y sus alrededores, esta forma de transferir energía se le conoce como Calor. La transferencia de calor se da, de la fuente de mayor energía (temperatura), hacia la fuente de menor energía (temperatura). El calor es energía en transición y se reconoce cuando cruza las fronteras de un sistema. Balance de energía La primera ley de la termodinámica, conocida también como el principio de conservación de la energía, brinda una base sólida para estudiar relaciones entre las diversas formas de interacción de energía [pic 6] Esta relación es más conocida como balance de energía y es aplicable a cualquier tipo de sistema que experimenta cualquier clase de proceso. Para determinar el cambio de energía de un sistema durante un proceso se requiere evaluar la energía del sistema al principio y al final del proceso y encontrar su diferencia. Es decir: Cambio de energía del sistema = Energía en el estado final – Energía en el estado inicial [pic 7] El balance de energía se expresa de modo más explicito como: [pic 8] Balance de energía:
Análisis De Energía De Sistemas De Flujo Estable [pic 10] Para el caso de la práctica, considerar que no hay transferencia de calor, que no hay cambios de energía cinética y potencial, y el único trabajo desarrollado es el de la flecha. Además se considera que el flujo de aire es un gas ideal. De esta manera, el balance de energía queda como: [pic 11] Conceptos teóricos requeridos
La transferencia de calor hacia un sistema (ganancia de calor) incrementa la energía de las moléculas y por lo tanto la del sistema; asimismo, la transferencia de calor desde un sistema (perdida de calor) la disminuye, ya que la energía transferida como calor viene de la energía de las moléculas del sistema. El calor se transfiere mediante tres mecanismos: conducción, convección y radiación. La conducción es la transferencia de energía de las partículas más energéticas de una sustancia a las adyacentes menos energéticas, como resultado de la interacción entre partículas. La convección es la transferencia de energía entre una superficie sólida y el fluido adyacente que se encuentra en movimiento, y tiene que ver con los efectos combinados de la conducción y el movimiento del fluido. La radiación es la transferencia de energía debida a la emisión de ondas electromagnéticas (o fotones).
La transferencia de trabajo (W), Una interacción de energía que no es causada por una diferencia de temperatura entre un sistema y el exterior es trabajo. Un embolo ascendente, un eje rotatorio y un alambre eléctrico que cruzan la frontera del sistema se relacionan con interacciones de trabajo. La transferencia de trabajo a un sistema (es decir, el trabajo realizado sobre un sistema) incrementa la energía de este, mientras que la transferencia de trabajo desde un sistema (es decir, el trabajo realizado por el sistema) la disminuye, puesto que la energía transferida como trabajo viene de la energía contenida en el sistema. Los motores de automóviles y las turbinas hidráulicas, de vapor o de gas, producen trabajo, mientras que los compresores, las bombas y los mezcladores consumen energía.
La entalpía proviene del vocablo griego enthalphien que significa calentar, es una combinación de propiedades, la energía interna y el trabajo dentro de un sistema y se denota mediante H. H = U + PV
Parte 1. Potencia de una turbina de impulsión. [pic 12]
Parte 2. Potencia de una turbina de reacción. [pic 13]
Tabla 1. Turbina de impulsión
Tabla 2. Turbina de reacción
n = Velocidad, rpm M = Torque, Ncm Te = Temperatura de entrada, ºC Ts = Temperatura de salida, ºC Pe = Presión de entrada, bar Ps = Presión de salida, bar = Flujo Volumétrico, %, 315 l/min equivalen al 100%[pic 20] = Potencia medida, W, se calcula con = 2πnT[pic 21][pic 22] = Potencia calculada, W, obtenida de un balance de energía[pic 23]
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