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INTRODUCCION

Los ciclos de potencia de gas o dispositivos cíclicos generadores de potencia revisten de gran importancia en el estudio de la termodinámica ya que varios sistemas y maquinas se basan en su funcionamiento.

Esta oportunidad hablaremos sobre el ciclo de Carnot, el cual es el ciclo es el más eficiente para convertir una determinada energía térmica en trabajo, o inversamente, crear una diferencia de temperatura, haciendo una determinada cantidad de trabajo. Aunque tales ciclos no pueden ser conseguidos en la práctica, proporcionan los límites superiores del rendimiento a que pueden llegar los ciclos reales.

INDICE GENERAL

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Introducción 2

Antecedentes 5

Ciclo de Carnot 6

Refrigeradores y bombas de calor 9

Coeficientes de funcionamiento en refrigeradores

y bombas de calor de Carnot 12

Coeficiente de funcionamiento en equipo

Split y compacto, central de ventana, chillar. 13

Eficiencia térmica de las maquinas térmicas 13

Ejemplo de cada caso de maquinas térmicas 16

Conclusión 19

Bibliografía 20

INDICE DE FIGURAS

Pág.

Fig. 1 Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796-1832) 5

Fig.1.1 Diferentes diagramas del ciclo Carnot (T-s),(h-s) y (P-v) 6

Fig.1.2 La representación gráfica del ciclo de Carnot

en un diagrama p-V 6

Fig.2.1 Diagrama esquemático de un refrigerador 10

Fig.2.2 Diagrama de un refrigerador doméstico 11

Fig. 4.1 Cuadro comparativo de refrigeradores de aire 13

Fig. 5.1 Esquema de funcionamiento de una máquina térmica. 14

ANTECEDENTES

Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796-1832) fue un científico, físico e ingeniero militar francés. Es frecuentemente considerado como el "Padre de la Termodinámica" siendo el responsable de lo que es conocido como "Ciclo de Carnot". El ciclo de Carnot puede definirse como un ciclo reversible que consta de cuatro tramos: dos a temperatura constante (dos procesos isotérmicos), y otros dos sin absorción ni cesión de calor (dos procesos adiabáticos). Es decir, se trata de una transformación bitérmica

Fig. 1 Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796-1832)

CICLO DE CARNOT

Se define ciclo de Carnot como un proceso cíclico reversible que utiliza un gas perfecto, y que consta de dos transformaciones isotérmicas y dos adiabáticas.

La eficiencia térmica aumenta con el incremento de la temperatura promedio a la cual se suministra calor hacia el sistema o con una disminución en la temperatura promedio a la cual el calor se rechaza del sistema.

Fig.1.1 Diferentes diagramas del ciclo Carnot (T-s),(h-s) y (P-v)

Las etapas del ciclo de Carnot:

Fig.1.2 La representación gráfica del ciclo de Carnot en un diagrama p-V

Para obtener las variables y magnitudes desconocidas emplearemos las fórmulas que figuran en el cuadro-resumen de las transformaciones termodinámicas.

Transformación A->B (isoterma)

La presión pB se calcula a partir de la ecuación del gas ideal

Variación de energía interna

Trabajo Calor

Transformación B->C (adiabática)

La ecuación de estado adiabática es o bien, Se despeja vc de la ecuación de la adiabática . Conocido vc y T2 se obtiene pc, a partir de la ecuación del gas ideal. .

Calor

Variación de energía interna

Trabajo

Transformación C->D (isoterma)

Variación de energía interna

Trabajo Calor

Transformación D-> A (adiabática)

Se despeja vD de la ecuación de la adiabática . Conocido vD y T2 se obtiene pD, a partir de la ecuación del gas ideal. .

Calor

Variación de energía interna

Trabajo

Una máquina que funcione según el principio de Carnot y cuyo rendimiento efectivo sea igual al rendimiento máximo constituye una máquina perfecta, que no es realizable, pero cuyos caracteres deben conocerse para poder aproximarse a ellos lo más posible. Las transformaciones a las que se somete un fluido pueden realizarse de dos formas distintas:

1°. A temperatura constante se obtiene una compresión o una expansión llamada isotérmica, que tiene lugar cuando la variación del volumen se hace en un recinto, mantenido a temperatura constante, que absorbe todo el calentamiento producido en el gas o en el vapor, o que cede calor, si la temperatura tiende a bajar por causa de la expansión. Si se trata de un gas al que puede aplicarse la ley de Boyle-Mariotte, la curva de presión en función del volumen será una curva equilátera representada por la ecuación Pv= constante

2°. Cuando el recinto donde se produce la expansión o la compresión está completamente aislada del calor que ninguna de las variaciones de la temperatura del medio que ocupa este recinto puede reducirse por una pérdida de calor a través de las paredes, la transformación se llama adiabática. Se demuestra que la ecuación que relacione el volumen de vapor con la presión es, para un gas perfecto, pvg = constante

En la cual g = C/c es el cociente de los calores específicos del gas. Supongamos una máquina térmica que funciones entre las temperaturas T1 y T2. ¿A qué transformaciones deben someterse los cuerpos empleados entre estos límites para obtener rendimiento máximo?El ciclo cerrado que representa la variación de las presiones y de los volúmenes del gas en los diferentes puntos del recorrido del émbolo de un motor debe reflejarse, en una curva tomada por las dos isotermas que corresponden a las temperaturas T1 y T2 , las cuales se hayan unidas entre sí por dos adiabáticas. Consideremos lo que sería una máquina de vapor perfecta.

Entre las desventajas del ciclo de Carnot, tenemos que presenta varios inconvenientes a la hora de llevarlos a la práctica, como son las grandes irreversibilidades que durante tanto a la final de la expansión como al principio de la compresión provocaría la presencia de un flujo bifásico, o la dificultad de controlar una condensación parcial hasta la entropía de saturación del líquido a alta presión. Además la necesidad de recibir calor en condiciones suscriticas condiciona los rangos

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