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WEB CONFERENCIA TAREA 4-Segunda Ley y ciclos termodinámicos y de potencia — Transcript

by otavo ronald · 18,788 words · 3,189 segments · language en · Watch on YouTube

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0:02Está grabando nuevamente. Bueno, listo,
0:03entonces con el permiso de todos voy a
0:05poner a grabar esta sesión.
0:06Eh, bienvenidos nuevamente.
0:09Eh, avisos parroquiales. Eh, eh, ya
0:12están las notas correspondientes a la
0:14tarea número tres, sí, están ahí
0:17cargadas en el aplicativo.
0:19Eh, de pronto hay unas pendientes, pero
0:22pues ya son porque se son entregas
0:24eh, que de pronto requirieron algún
0:27apoyo adicional, ¿listo?
0:29Eh, bienvenidos, vamos a iniciar esta
0:31nueva esta nueva esta última fase o una
0:34de las últimas fases, esta es la tarea
0:37número cuatro que va relacionada a lo
0:39que es la segunda ley de la
0:40termodinámica
0:42y a los procesos de
0:45eh, procesos y ciclos termodinámicos,
0:47¿sí?
0:48Eh, bueno, entonces
0:51para el día de hoy pues vamos a abarcar
0:53en esta webconferencia lo que son los
0:56las temáticas y la teoría de los cuatro
0:58puntos.
1:00Esta es una actividad que comenzó o
1:03inició la semana pasada, ¿cierto?
1:06Eh,
1:08y que comenzó el día 26 de octubre y
1:12finaliza el 22 de noviembre.
1:14Esta actividad como tal tiene un puntaje
1:17una asignación de puntos de 120, es una
1:20actividad independiente, sin embargo,
1:23sin embargo,
1:24hay algunos puntos de la guía sobre
1:27sobre todo el punto dos y el punto
1:29cuatro
1:30que requiere el uso
1:33de la guía
1:34y el uso de eh, digamos que resultados
1:38de los otros compañeros que compartan en
1:40el foro para que ustedes puedan eh,
1:42definir un criterio que les exija, pero
1:45igual las las que las
1:47eh, las entregas son independientes,
1:50¿cierto? Solamente quiere esos puntos
1:52dos y cuatro eh, nos pide es analizar
1:55los resultados o aportes de los otros
1:57compañeros del punto dos y cuatro
1:59utilizando la guía, ¿cierto? Para mirar
2:02cuál de los escenarios que se proponen
2:03en en esos puntos, ya sea el punto dos o
2:06el punto cuatro,
2:07es el mejor, ¿sí? Porque pues en en esos
2:10puntos como tal se evalúan diferentes
2:12ciclos termodinámicos y queremos mirar
2:16de acuerdo a los escenarios propuestos
2:18para cada para cada grupo, ¿cierto? Pues
2:20como cuál es la mejor alternativa,
2:23¿cierto? Y este y este pues aquí vamos a
2:25usar la guía para hacer esa comparación.
2:27¿Listo?
2:29Entonces, bueno,
2:30eh continuando, ¿cierto? Les mencionaba
2:32que teníamos cuatro ejercicios, un
2:35ejercicio uno que va relacionado a la
2:36segunda ley de la termodinámica. Vamos a
2:39hablar un poco de lo que es entropía, eh
2:43exergía también, eh esto y de pronto un
2:47concepto nuevo, ¿cierto? De la parte de
2:50de ciclos termodinámicos,
2:51intercambiadores de calor, de pronto de
2:53alguna u otra forma en las anteriores
2:55actividades abarcamos muy por encima,
2:58¿cierto? De pronto aquí vamos a hablar
3:00un poco en detalle, ¿sí?
3:01Eh tenemos un ejercicio dos que va
3:04relacionado al ciclo de Carnot. En este
3:06ejercicio es donde tenemos que comparar
3:08resultados de los demás compañeros según
3:10los aportes que ellos hagan en el foro,
3:12¿cierto? Eh tenemos presente también de
3:15que eh de pronto por tiempos hay veces
3:17compañeros que que aportan sobre el
3:19final, ¿cierto?
3:22Estar pendientes y ustedes mismos a
3:23través del foro pueden escribir o de
3:25manera interna a ellos para que puedan
3:27participar y entregar sus aportes a
3:29tiempo, ¿listo? Para que ustedes puedan
3:31culminar el ejercicio dos. Acuérdense
3:34que las entregas son
3:36individuales.
3:37Tenemos un ejercicio tres relacionado a
3:39lo que es el ciclo Otto, ¿cierto? Ese es
3:41otro ciclo termodinámico, eh sobre todo
3:44en la parte de combustión, eh la parte
3:46de motores, ¿sí?
3:48Automóviles, motocicletas,
3:51generadores, termoeléctricos.
3:54Eh y tenemos un ejercicio cuatro que va
3:57relacionado a los ciclos Rankine,
3:59Brayton y Stirling, ¿cierto? Que también
4:01eh aquí vamos a necesitar eh comparar
4:05los resultados de los demás compañeros
4:06del grupo, cierto, para así mismo
4:09analizar cuál de
4:11Los escenarios
4:12es mejor, ¿listo? Solamente son cuatro
4:15ejercicios, vamos a usar y a
4:17dos y cuatro y hacer la comparación con
4:20los resultados de los demás compañeros.
4:23Entonces, vamos a iniciar.
4:26Vamos a iniciar con el tema de
4:29relacionado a la segunda ley de la
4:31termodinámica, ¿sí?
4:33De pronto para para entender por qué es
4:36importante
4:38nosotros
4:40entender la segunda ley de la
4:41termodinámica es porque nosotros
4:45hablábamos en la primera ley, de la la
4:47anterior actividad,
4:50la primera ley abarcaba lo que era
4:52conservación de la energía, decíamos.
4:56En un sistema
4:58Cierto, era igual al calor eh menos el
5:02trabajo, ignorando que que existiera la
5:05energía cinética, la energía potencial,
5:07¿sí?
5:08Y pues eh decíamos que en esta primera
5:11ley
5:12Hablamos de los procesos de
5:13transformación de la energía, cierto,
5:15cómo pasábamos ya, por ejemplo,
5:18potencial a energía eléctrica y
5:21Eh eh de de trabajo
5:24De una turbina, cierto, a energía
5:26eléctrica, todo eso lo evaluamos
5:29en la primera ley. En esta segunda ley,
5:31cierto,
5:33ya va más enfocada a cómo ocurre esa esa
5:37transferencia de energía, sí, dirección
5:40y la calidad o el tipo de energía que se
5:42pueda obtener, ¿sí? Sobre todo eh la
5:45calidad, cierto, o la dirección, perdón,
5:48es porque esa dirección me indica cómo
5:51yo puedo qué tipo de aprovechamiento
5:54puedo realizar cierto a ese tipo de
5:57energía, cierto, por medio de trabajo a
6:00de calor, ¿sí? Entonces, ese
6:02aprovechamiento eh pues y que yo puedo
6:05ejercer en mi proceso, ¿sí? Y también la
6:08parte de la calidad, ¿cierto? Porque
6:10pues sabemos que no toda la energía se
6:13aprovechará, alguna energía que es útil,
6:15otra que realmente se pierde eh en los
6:19temas, ¿cierto? Ya sea por vibraciones,
6:21por ejemplo,
6:23¿cierto? Entonces, mirar qué tipo de
6:26energía útil yo puedo aprovechar,
6:27¿cierto? Y a eso yo le llamo calidad. La
6:29ley de la termodinámica.
6:31Miremos este ejemplo. Tenemos aquí, si
6:34ustedes pueden visualizar,
6:36tenemos una taza de café, ¿cierto? Eh,
6:39supongamos que, ah, bueno, aquí nos
6:41indica que la temperatura del café se
6:43encuentra eh a 80° C,
6:46¿cierto? Y le vamos a simbolizar TH, que
6:49hace referencia a temperatura caliente,
6:51¿sí?
6:52Y tenemos que eh el ambiente o el
6:55entorno, ¿cierto? Pues eh se encuentra a
6:5825° C,
6:59¿cierto? Y le vamos a marcar o denotar
7:01como TL, temperatura pues, ya digamos
7:04que fría, ¿sí?
7:06Bueno, nos indica también en esa taza de
7:08café la dirección, unas flechitas que
7:10salen de la taza de café, ¿sí?
7:12Que nos está indicando de que eh se está
7:15liberando calor o energía en forma de
7:18calor. Entonces, nos indica también
7:21la ley del calor está fluyendo de manera
7:24espontánea
7:25las del cuerpo con mayor temperatura a
7:28uno de menor temperatura. Lo que quiere
7:30decir es que como el café está más
7:33caliente
7:34que el ambiente, ¿cierto? Que la
7:35transferencia de calor se da siempre
7:38desde el sol, desde el cuerpo más
7:40caliente hacia el cuerpo más frío,
7:42¿cierto? Entonces, por eso es que la
7:43dirección
7:44va hacia abajo, hacia afuera, ¿cierto?
7:46Hacia afuera. El calor se disipa de esa
7:48forma. Importante también mencionar que
7:52pues eh esta es una forma, digamos que
7:54gráficamente les está mostrando la
7:56transferencia de calor, ¿cierto? Sin
7:58embargo, existen otras transferencias de
8:00calor o energía es que cuando ustedes
8:04van a tocar la la la porcelana del café,
8:07pues toda esta zona telas van a sentir
8:09calientes, ¿cierto? Y pues aquí también
8:11fácilmente va a haber una transferencia
8:13de energía, ¿cierto? Ya sea por
8:14conducción o por convección.
8:17¿Listo?
8:18Bueno, entonces resulta y pasa que nos
8:21dice a nosotros que o el término nuevo
8:24eh el delta el delta S es mayor a cero,
8:27sí, ese es hace referencia
8:30lo que quiere decir es
8:32esa transferencia de calor siempre
8:35proceso real siempre va a ser mayor o
8:37igual a cero, sobre todo mayor a cero,
8:40¿sí? Esto por qué ocurre, ¿sí? ¿Por qué
8:42ocurre principalmente
8:44la dirección
8:45esa transferencia de calor, ¿sí? Que
8:48siempre se va a cumplir de que vayamos
8:51de un cuerpo más caliente a un cuerpo
8:54más frío. Nos hacen una pregunta acá,
8:58¿podría ir calor pasar de un cuerpo
9:00caliente
9:01a un cuerpo frío al caliente? Sí, o sea,
9:04no sé, o la invierte.
9:07Entonces, eh la respuesta, no.
9:10Eh digamos que siempre vamos
9:12a utilizar o vamos a a tener en cuenta
9:14que la dirección de transferencia de
9:16calor va a ser desde más caliente a más
9:18frío. Sin embargo, vale,
9:21vale,
9:22para que esto fuera cierto,
9:24tendríamos que pasar de un cuerpo frío a
9:26un cuerpo caliente,
9:27tendríamos que tener un un aporte de
9:31trabajo externo,
9:33una bomba de calor
9:35o un motor,
9:36¿cierto? Que nos permita que la
9:37transferencia
9:40contrario, ¿listo? Pero naturalmente,
9:43digamos
9:44o lo que es real,
9:47digamos siempre la transferencia ocurre
9:49desde un cuerpo caliente a un cuerpo
9:50frío.
9:53Que aquí algo importante es lo que
9:55establece esta segunda ley de la
9:57termodinámica, ¿no? Realmente pues sí,
10:00insisto de que esta ley va
10:03principalmente a cómo ocurre o en qué
10:06dirección
10:08la transferencia de calor ocurre,
10:10es en ese caso hay un error
10:14De lo que se conoce como entropía,
10:16cierto, pues que realmente su definición
10:19nos dice que es la medida de dispersión
10:22de la energía, como se dispersa eso, si
10:25se forma ordenada o de forma que ahorita
10:28más adelante vamos a ver qué pasa cuando
10:30la entropía digamos son valores
10:34geométricamente las moléculas están
10:36ordenadas o cuando están dispersas si,
10:38que efecto tiene eso sobre la entropía
10:41y también la calidad que es Que tanta
10:44energía se puede aprovechar si
10:48Entonces tenemos lo siguiente, es aquí
10:51debemos diferenciar de lo que son los
10:53tipos de proceso, cierto, entonces
10:55tenemos tres tipos de proceso, entonces
10:57miremos inicialmente lo que es un
10:59proceso reversible,
11:01que es
11:04Estamos haciendo referencia a que es un
11:06proceso ideal
11:08Que nos dice que cuando tenemos un
11:10proceso reversible
11:12La entropía de generación es igual a
11:14cero,
11:15o sea que eh
11:19Es nuestro límite, o sea que a nosotros
11:22por algún concepto nos da
11:25la entropía es igual a cero, pues
11:27estamos hablando de la idealidad,
11:31lo que no ocurre realmente
11:34Referencia,
11:35límite
11:37Miremos ahora qué pasa cuando estamos
11:40hablando de un proceso irreversible
11:42Son los procesos reales y
11:45Normalmente la entropía si se dan cuenta
11:47va a tener valores mayores que cero, si,
11:51lo que quiere decir es que aparecen
11:54idealidades, eh van a haber las
11:56pérdidas, cierto, ya sea por sonido,
11:58vibraciones, fricciones, las mezclas si,
12:01también algo importante que de pronto
12:04vamos a mencionar mucho en el transcurso
12:06de la
12:06no
12:07Esas pérdidas finitas de temperatura,
12:10si, sobre todo porque cuando hay un
12:12intercambio de energía, ¿cierto? No se
12:15da solamente en un solo punto, sino en
12:19todo el cuerpo que tenga eh nuestro
12:22sistema,
12:25volumen aquí
12:28volumen, ¿cierto? Pues la transferencia
12:31de eh medirse de acuerdo al volumen o la
12:34geometría de del cuerpo, ¿sí? Es no es
12:38un punto de digamos voy a evaluar eh la
12:42transferencia
12:44que realmente
12:47son sistemas
12:48cuya geometría ya sea en forma de
12:50tubería o en formas eh
12:54eh cúbica eh perdón eh cilíndrica
12:57¿cierto? O esférica, ¿cierto? Entonces
12:59eso va a hacer que la misma
13:00transferencia
13:01cambie
13:03cambie el valor de la transferencia de
13:06También tenemos este caso
13:08temas o o tipos de procesos más que que
13:11son improbables que ocurran, ¿cierto? Y
13:13sobre todo es cuando la entropía de
13:15generación es menor y menor que cero,
13:17¿sí?
13:19Este cuando tengamos esos valores y
13:21sobre todo cuando nosotros
13:23pero calcular, ¿cierto? Pues si tenemos
13:26una entropía menor a a cero, eh esto
13:30pues viola la segunda ley de la
13:31termodinámica y es un proceso que no
13:34ocurre en la naturaleza, ¿listo?
13:37Entonces bueno, entonces resulta y pasa
13:38que
13:40la expresión general para poder entender
13:43un poco más lo que la entropía, ¿cierto?
13:46Y que el cambio de entropía del universo
13:49va a estar determinada por un cambio de
13:51energía y de entropía del sistema más el
13:54cambio de entropía del entorno y que esa
13:57suma pues tiene que dar un valor mayor o
14:00igual a cero, ¿no? Cuando es igual a
14:02cero, recordemos que estamos hablando de
14:04un proceso ideal y cuando es mayor a
14:06cero
14:07estamos hablando de un proceso
14:08irreversible.
14:09La realidad no eh teniendo en cuenta o
14:12considerando por pérdidas por fricción o
14:14por vibraciones, por eso
14:16¿no? Entonces
14:18eh algo importante, ¿cierto? En todo
14:20proceso real la entropía total del
14:22universo se mantiene constante, ¿sí? Ese
14:25sería el caso ideal o aumenta el caso
14:28real, ¿cierto? Nunca hay que ver porque
14:30ya sabemos que eh los procesos con
14:32entropías menores a cero no van a
14:34existir, ¿listo?
14:35¿Qué implicaciones tiene el término
14:38de establecer la segunda ley de la
14:40termodinámica? Pues permite evaluar la
14:42calidad de la energía y su
14:44aprovechamiento, su porcentaje de
14:46entropía en un determinado
14:47parte de la energía, cuál es la calidad
14:50que se puede la calidad de calor útil
14:51que se puede
14:53se puede recircular a nuestro proceso,
14:55¿no? Hablábamos
14:57la anterior la la
14:59anterior clase
15:00un compañero nos decía, "Profe,
15:03tal veces hemos hecho pro
15:05recirculación de energía y sale
15:08costoso." Y sí, ese es el reto, ¿cierto?
15:10El reto es es mirar cómo nos podemos
15:14recircular de forma
15:16útil, ¿cierto? Con el fin de que eh este
15:18aprovechamiento pues sea rentable eh o
15:22tenga un costo beneficio, ¿cierto? Eh
15:24que primero pues impactemos al ambiente,
15:26¿cierto? Y
15:27eh generemos sostenibilidad y también
15:30haya un incentivo económico para las
15:32empresas, para que las puedan aplicar
15:34ese tipo de tecnología, ¿sí?
15:36Explicar por qué existen las pérdidas,
15:38sobre todo en la irreversibilidad,
15:40¿cierto? Los reales
15:43la transferencia de calor y luego la
15:45pérdida la pérdida es que
15:47que
15:47por lo que les mencioné, ¿cierto? Puede
15:49haber fricciones, pueden haber
15:51vibraciones
15:53esas son formas de transferir energía,
15:55¿sí?
15:56Bueno, entonces
15:58vamos a entender un poco de lo que es la
16:01entropía, ¿sí? Mire que ya ya hablábamos
16:04unos pequeños
16:06términos de de lo que
16:08nosotros vemos la entropía y realmente
16:12es nuevo, hemos visto nosotros
16:15ya hemos visto en el
16:18termo hemos visto
16:20específico,
16:22pero el término entropía no lo habíamos
16:24hasta este momento, ¿sí?
16:26Entonces, ¿qué nos dice?
16:32Que es una propiedad termodinámica
16:35grado de dispersión de la energía o el
16:38nivel de desorden que pueda tener un
16:40sistema, ¿sí?
16:41Entonces, miremos aquí esta
16:43representación gráfica.
16:44Eh estos estos circulitos que están ahí
16:47son eh las moléculas, las moléculas que
16:50hay en un sistema, ¿sí?
16:52Si vemos que cuando las moléculas están
16:54ordenadas de forma geométrica, ¿okay?
16:58Probablemente la entropía de ese
17:00sistema es baja,
17:02¿sí? Pero si nosotros tenemos mayor
17:05desorden desorden molecular, ¿cierto?
17:08La dispersión
17:11Recuerden aquí
17:13la entropía toma un valor alto, ¿no?
17:16Entonces, por eso nos definimos
17:19la entropía
17:22A mayor desorden molecular, pues más
17:24alta va a ser eh la entropía de nuestro
17:27sistema. ¿Cómo nosotros podemos
17:29determinar esos cambios de entropía en
17:32un sistema, no? Miren que nosotros
17:34hablábamos eh en lo que ya hemos hablado
17:37en la primera ley de la termodinámica,
17:39hablábamos de sistemas abiertos,
17:41cerrados. Entonces, si nosotros
17:43quisiéramos determinar en un sistema más
17:45cerrado, ¿cierto? Mi cambio de la
17:47entropía puede
17:49Ese cambio de la entropía va a ser igual
17:52a a la masa del sistema por el C sub P,
17:55que es el calor
17:58la temperatura dos sobre la
18:00temperatura uno, ¿sí? Que es un sistema
18:01cerrado, ¿no? Pero si queremos eh ya en
18:05un sistema abierto, ¿cierto? Pues que ya
18:06sabemos que en un sistema abierto hay
18:11Decimos que esa entropía va a ser igual
18:14a un flujo másico, ¿cierto?
18:17por su capacidad calorífica por el
18:20logaritmo
18:21dos
18:22a uno. ¿Qué es lo que va a cambiar?
18:27Las unidades.
18:28La tiene
18:30o la estructura de la fórmula es casi
18:32igual, ¿cierto? Sin embargo, tengamos
18:34presente que este flujo másico
18:37arriba
18:39está en función del
18:41Listo. Mientras que esta M
18:45es una cantidad o una carga de masa.
18:49Listo.
18:50Para tener presente. La entropía
18:56las unidades macroscópicas, ¿cierto? Y
18:59cópicas, ¿no?
19:00Es sobre todo la entropía cuando tenemos
19:03un flujo
19:05Ya eso es también
19:06la temperatura fría.
19:09Ya con ese mayúscula, eh, sus unidades
19:12son kilojoule sobre Kelvin, ¿sí?
19:15Cuando estamos hablando de la entropía
19:17específica, ¿cuál es su la entropía
19:20de la masa,
19:21estas unidades son kilojoule sobre
19:23kilogramo por Kelvin. Mire que estos
19:25valores de entropía si estamos en
19:28en sustancias puras, ya sea el aire, ya
19:31sea el agua, ya sea
19:33eso nosotros
19:34también podemos relacionarlos con las
19:35tablas termodinámicas.
19:37Ya nosotros fácilmente podríamos ir a
19:40buscarlos en la tabla termodinámica, ya
19:42sea en la tabla A4 o en la tabla A5,
19:45donde hacíamos la lectura nosotros de
19:47entalpía, ¿cierto? Sin embargo, hay que
19:49tener presente
19:57sobre todo por las características
19:59de la masa. Listo.
20:01Importante mencionar que la entropía,
20:04¿cierto? Pues
20:06vamos que el o la temperatura debe estar
20:08que cargamos
20:10Entonces, la temperatura debe estar
20:13Kelvin.
20:14Y también
20:21Pues, digamos que aquí los estamos
20:23trabajando.
20:24Profe, disculpe.
20:26Señor.
20:27Sí, señor, lo escucho.
20:29Qué pena, qué pena interrumpirlo.
20:31Tranquilo.
20:32es que no sé si soy solamente yo, pero
20:36el audio se está yendo y viniendo, está
20:40pierde como como fuerza, no sé, no lo
20:42escucho no lo escucho muy bien.
20:44Okay, me confirman ahí, porfa, si no
20:46pues para mirar qué ajuste realizo.
20:50Sí, se escucha mal.
20:53Okay, listo. Entonces, vamos a dame dame
20:55un segundo, voy a desconectar este.
21:00Voy a desconectar.
21:02Listo. Me me confirman ahí si me
21:04escuchan mejor.
21:06Se escucha mejor, sí, gracias.
21:07Listo, muy bien, listo. Entonces, bueno.
21:10Entonces, eh les mencionaba que el que
21:13la entropía tiene que ver con el
21:14desorden eh de las moléculas dentro de
21:17nuestros sistemas, ¿cierto? Que a mayor
21:19desorden más alta va a ser la entropía,
21:22eh que si las moléculas se encuentran
21:24ordenadas, ¿cierto? Pues probablemente
21:27eh la entropía va a ser más baja, ¿sí?
21:30Mire que eso también va a depender mucho
21:32hm
21:33de le de de la fase en la que se
21:36encuentran las sustancias, ¿no? Porque
21:38pues sobre todo el ordenamiento
21:39molecular va va ligado a las fases a las
21:43que se encuentra la sustancia. Entonces,
21:44si estamos hablando en productos
21:45sustancias eh que se encuentran en fase
21:47sólida, ¿cierto? Pues su ordenamiento
21:50molecular pues eh es alto, ¿cierto? Lo
21:53que indicaría que la entropía pues sería
21:55baja, ¿no? Y si estamos hablando de
21:57líquidos, probablemente ya comienza a
22:00haber una dispersión, un desorden,
22:01¿cierto? Pero digamos que podríamos
22:03categorizar como una entropía moderada,
22:06¿no? Sin embargo, sobre todo cuando eh
22:08la sustancia se encuentra en fase eh
22:10gaseosa, ya la dispersión molecular va a
22:13ser más alta, ¿sí? Lo que indicaría eh
22:16que encontraríamos mayor desorden,
22:18¿cierto? Y pues eh la entropía sería más
22:21alta, ¿listo? Eh les mencionaba también
22:24de que cuando vayamos a hacer los
22:26cálculos de la entropía, debemos
22:28asegurarnos de que las temperaturas de
22:30nuestro sistema, ya sea las temperaturas
22:33iniciales o finales, debemos trabajarlas
22:36en Kelvin, ¿sí? Y que también debemos
22:38tener cuidado con los calores
22:40específicos, trabajar en unidades eh
22:43acordes, ¿cierto? Para que tengamos una
22:45coherencia en las magnitudes de de
22:48nuestros cálculos, ¿no? Recuérdense que
22:50la entropía las trabajamos siempre en
22:52kilojulios sobre Kelvin, ¿listo?
22:55Importante mencionar, ¿cierto? Un
22:56aumento de entropía indica mayor
22:58dispersión de la energía y una menor
23:00capacidad para realizar trabajo útil.
23:02Entonces, mire que aquí hay algo
23:05importante, ¿cierto? De que
23:08si yo tengo si yo tengo valores altos de
23:11entropía, ¿cierto? Es muy probable que
23:13yo no pueda recuperar, ¿cierto? Esa
23:16cantidad de energía y reutilizarla o
23:18recircularla al sistema, ¿sí? Entonces,
23:21mire que eh la entropía viene siendo un
23:25factor que me permite mirar, ¿cierto? Si
23:27yo puedo reutilizar esa energía eh
23:32de los sistemas, ¿cierto? Si yo la puedo
23:34recircular o no, ¿sí? Entonces, mire que
23:36es un juega un papel importante al
23:38momento de decidir la recirculación de
23:40estos.
23:42Bueno, entonces, miremos ahora este este
23:45ejemplo hm este ejemplo que este ejemplo
23:49gráfico, ¿cierto? Nos dice que
23:52que vamos a definir que o tenemos un
23:54intercambiador de calor, ¿cierto?
23:56Entonces, eh en el intercambiador de
23:58calor tenemos eh como tal dos
24:01corrientes, ¿cierto? Entonces, tenemos
24:03una corriente eh caliente, ¿cierto? Que
24:06la definimos como HTF, ¿cierto? Que es
24:09la es un fluido térmico, ¿cierto? De de
24:12de alta capacidad calorífica y tenemos
24:15agua, se nos dice que está agua fría,
24:17¿cierto? ¿Qué información nos dan? Nos
24:18dan el flujo másico del líquido
24:20caliente, ¿cierto? Del líquido térmico,
24:23la temperatura de entrada,
24:25nos dan el flujo másico del agua y la
24:28temperatura de entrada del agua. ¿Qué va
24:30a salir?
24:31Nos definen que el intercambiador es un
24:33un intercambiador de calor adiabático,
24:35recordemos que cuando nos definen que un
24:37sistema es adiabático es porque la
24:40transferencia de calor del sistema hacia
24:43los alrededores, ¿cierto? Es de cero,
24:45¿sí? No existe transferencia de calor,
24:47¿listo? Quiere decir que toda la
24:49transferencia de calor se da dentro del
24:51sistema, ¿listo? O sea, que ahí es donde
24:54van a interactuar las corrientes
24:56calientes y y corrientes frías, ¿sí?
24:58¿Qué va a suceder? Pues entra el fluido
25:01térmico, ¿cierto? Y va a entrar en
25:03contacto eh no directo, sino indirecto,
25:06¿cierto? Con el agua fría. Entonces,
25:07probablemente aquí entre un agua fría y
25:09probablemente aquí la temperatura vaya a
25:11ser mayor, ¿cierto? A la que entró el
25:13agua. Igual pasaría con el con la
25:16temperatura caliente del fluido térmico.
25:18Aquí entra caliente y probablemente aquí
25:21vaya a salir un poco más fría, ¿cierto?
25:23O menos caliente, ¿listo? ¿Por qué?
25:25Porque va a existir una transferencia
25:27entre los dos fluidos que van a va a
25:29provocar de que las temperaturas,
25:32¿cierto? Uno se vaya calentando y el
25:34otro se vaya enfriando comparado con lo
25:36inicial, ¿no? Este intercambiador, como
25:39se ve aquí, es un intercambiador en
25:42paralelo, ¿cierto? Porque tiene el mismo
25:44sentido, ¿cierto? O sea, la la la
25:46orientación de la transferencia de calor
25:48es en el mismo sentido, o sea, ambos van
25:50hacia la derecha, ¿sí? Existen otros
25:53intercambiadores de calor, ¿cierto? Que
25:55van en en contra corriente, ¿cierto?
25:57Mientras que uno entra, el otro va a
25:59salir, ¿cierto? Y mientras que uno va de
26:00izquierda a derecha, el otro iría de
26:03derecha a izquierda, ¿sí? A eso se le
26:04llama co contracorriente, ¿sí? Entonces,
26:07bueno, entonces, aquí donde se vuelve un
26:10un, digamos, importante es entender ese
26:12cambio de la cambio de la entropía,
26:14¿cierto? Indica cómo cambia la entropía
26:17en la corriente, ¿cierto? Entonces, ese
26:19ese ese intercambio o ese cambio de la
26:21de la entropía, ¿cierto? Me está
26:23indicando cómo se está comportando esa
26:25transferencia de calor o energía de las
26:27corrientes que están interactuando, en
26:29este caso, el fluido térmico y el agua
26:31fría, ¿sí?
26:33También tenemos aquí la energía, la
26:36entropía generada, ese gen, ¿cierto? Que
26:38nos nos permite a nosotros cuantificar
26:41cuál es la irreversibilidad del proceso,
26:44¿sí? Ya sabemos que como es adiabático
26:46no se está perdiendo energía hacia los
26:49alrededores, ¿sí? Sin embargo, sin
26:51embargo, dentro del sistema tenemos que
26:54mirar la parte
26:56de las de las vibraciones, ¿cierto?
26:58Cierto, de que las tuberías no es aquí
27:02ustedes lo ven pequeñito, ¿cierto? Pero
27:03una tubería normalmente un
27:05intercambiador de calor puede estar
27:07entre 5 a 15 m, ¿cierto? Por y cómo se
27:10ubican, no es que todos sean de forma
27:12lineal, sino que los esa línea de
27:14corriente eh forman como especie de un
27:17serpentín, ¿cierto? Y eso hace que
27:20mejore la la conducción o la
27:22transferencia de calor entre los
27:24sistemas, ¿sí? Entonces, mire que aquí
27:26toda esta línea probablemente pueda
27:28tener que pueda tener eso, pueda tener
27:30hasta 15 m, ¿cierto? Porque si nosotros
27:33estuviéramos, espérate que aquí me pasó
27:35algo.
27:37Tener
27:40Listo. Si tuviéramos de pronto un
27:43un equipo que tuviera una distancia de
27:4415 m, pues ahí eso no sería lógico,
27:48sería irracional porque pues eh muchas
27:50empresas la limitancia, ¿cierto? Pues eh
27:54es el espacio, ¿sí? Entonces, por eso no
27:56es no es que no no es real tener equipos
27:59tan grandes, ¿cierto? Sobre todo para el
28:02intercambio de la energía, ¿sí? Eh
28:05importante, ¿cierto? Pues también cómo
28:07nosotros calculamos o determinamos esa
28:11esa entropía, ¿cierto? Generada, ¿sí?
28:13Esa o cómo cuantificamos esa
28:15irreversibilidad del proceso, ¿sí?
28:18Entonces, como en este caso tenemos un
28:20intercambiador de calor donde estamos eh
28:23intercambiando
28:24eh el esa energía entre dos fluidos, un
28:27fluido térmico y el agua, ¿cierto?
28:29Entonces, lo que hacemos qué es, pues eh
28:32sacar las entropías de cada uno de los
28:35de los fluidos, ¿no? Eh entonces sería
28:37la masa del la masa del agua, ¿cierto?
28:40Por su capacidad calorífica por el
28:42logaritmo natural ¿de qué? De la
28:44temperatura de salida del agua sobre la
28:47temperatura de entrada del agua, ¿sí?
28:49Entonces, esa temperatura de salida del
28:51agua es a la que nosotros le definimos
28:52como temperatura dos, ¿cierto? Y esa
28:55temperatura de entrada del agua es la
28:56que nosotros definimos como la inicial,
28:58la temperatura número uno, ¿sí? A eso le
29:01vamos a sumar el aporte energético eh el
29:05aporte de la entropía de nuestro líquido
29:08caliente, ¿cierto? Pues que va a ser el
29:10flujo másico del fluido térmico por su
29:12capacidad calorífica por el logaritmo
29:15natural ¿de qué? De la temperatura de
29:17salida del fluido térmico sobre la
29:19temperatura de entrada del fluido
29:20térmico, ¿sí?
29:21Recordemos que este tipo de ecuación,
29:24siempre y cuando se va a aplicar cuando
29:26estamos en régimen estacionario,
29:28¿cierto? En este caso estamos
29:30considerando un intercambiador
29:31adiabático, ¿cierto? O sea, que no hay
29:33transferencia de energía eh de adentro
29:36hacia afuera, ¿cierto? Hacia el
29:37ambiente, hacia los alrededores del
29:39intercambiador de calor y que estamos
29:41trabajando eh sin, valga la redundancia,
29:45sin trabajo de eje, ¿cierto? O sea, no
29:48estamos no es una turbina, ¿sí? Es un
29:50intercambiador de calor y que las
29:52capacidades caloríficas que con las
29:54cuales estamos lidiando son eh son
29:57constantes específicas, con son
29:59constantes, ¿cierto? ¿Por qué? Porque
30:02muchas veces las constantes específicas
30:04juegan eh varían o van a depender
30:07principalmente de la temperatura dentro
30:09del sistema. Entonces, ahí es donde de
30:11pronto se vuelve más robusto porque
30:12tenemos que aplicar eh integrales,
30:15¿cierto? A esas funciones eh de las
30:18capacidades caloríficas.
30:22Bueno, entonces, eh ya hablamos un poco
30:25de la de la teoría de la entropía,
30:26¿cierto? Ahorita hablemos de lo que es
30:29eh la exergía destruida o la
30:31irreversibilidad, ¿cierto? Que que
30:34nosotros sabemos que va muy ligada a la
30:36que es la entropía, ¿no? Entonces,
30:38definamos primero qué es
30:40irreversibilidad.
30:41Nos nos dice que es la pérdida de la
30:43capacidad de energía para producir
30:45trabajo útil, ¿sí? Entonces, entre mayor
30:48sea la irreversibilidad, pues la
30:51cantidad de energía que podamos
30:53recuperar o reciclar en nuestro proceso,
30:55pues va a ser más baja, ¿sí? Porque el
30:57calor útil, pues viene siendo se define
30:59como el el calor que es yo puedo
31:02aprovechar, ¿cierto? Que puedo utilizar,
31:04¿sí? Entonces, ese esa causa, ¿cierto?
31:07De vuestro es causado por procesos
31:08reales como la transferencia de calor
31:11con diferencia finita de temperatura,
31:13por la fricción, por las mezclas, entre
31:15otros, ¿no? Mire que aquí nos aparece
31:17nuevamente el gráfico eh de de cómo se
31:20está generando porque por qué se genera
31:22esa irreversibilidad, ¿cierto? Y es
31:24porque la dirección en la que ocurre
31:27nuevamente la transferencia de calor
31:29siempre va a ser desde el cuerpo
31:31caliente hacia el cuerpo frío, ¿sí? Y
31:33eso pues nos define que esa esa
31:36transferencia, ¿cierto? Se va a
31:37comportar como una diferencia finita,
31:39¿cierto? Y es lo cual a lo que nosotros
31:42generamos o lo que denominamos, perdón,
31:45la eh entropía generada, ¿cierto? Que en
31:49los sistemas o en los procesos
31:50irreversibles esos valores de entropía
31:53van a ser mayores que cero, ¿sí?
31:56Ejemplos de irreversibili-
31:58irreversibilidad, ¿no? Es cuando tenemos
32:00transferencia de calor con un delta de
32:02finitos, ¿cierto? Que hay fricción en
32:05equipos, ya sea por tuberías, por
32:07bombas, por turbinas, ¿cierto? Mezcla de
32:10corrientes a diferentes condiciones. Si
32:13nosotros nos devolvemos al
32:14intercambiador de calor, pues ahí lo que
32:16estamos es mezclando las corrientes eh
32:19energéticas, ¿no? De dos fluidos, un
32:21fluido térmico y en este caso el agua,
32:23¿cierto? Eh la resistencia del flujo de
32:26de los fluidos. Entonces, mirar si las
32:29tuberías donde están ocurriendo esos
32:30intercambios de calor están obstruidas o
32:33no,
32:34o también va a depender mucho de los
32:36diámetros de las tuberías, ¿sí? Así va o
32:39el material de la que se encuentran las
32:40tuberías, sí, ¿por qué? Porque pues cada
32:43material va a tener una eso se le conoce
32:46como una conductividad del material,
32:48¿cierto? Y pues lo que va a generar
32:50resistencias en en dicho material,
32:53¿cierto? El diámetro eh el el el radio,
32:57el
32:57esto eh la conductividad, ¿cierto? Es lo
33:01que provoca o lo que afecta la
33:02resistencia del sistema, ¿no? Y entre
33:05más alta sea la resis tencia, pues
33:07probablemente la transferencia de calor
33:09vaya a ser eh
33:11más bajo, ¿sí? Entonces, eh por eso es
33:14que se juega un papel importante eh en
33:17cómo están eh es diseñado los los
33:20equipos, ¿cierto? Para que ocurra una
33:22mejor eficiencia en la transferencia de
33:24la energía.
33:26Miremos ahora este
33:28que nos indica la energía versus la
33:30exergía, ¿sí? Como para entenderlo, ¿sí?
33:32Entonces, si nosotros hablamos de
33:34energía, pues tiene que ver todo con
33:36todo lo que va relacionado con la
33:38primera ley de la termodinámica, ¿no?
33:40Que como como como podemos hacer esos
33:42procesos de conversión de la energía en
33:45trabajo, en calor, en energía potencial
33:47en potencial, energía cinética, ¿sí? La
33:49transformación, cómo se transforma, ¿no?
33:52Y ahora, si nosotros le hacemos la
33:53comparación con la exergía, ¿cierto? Eh
33:56sobre todo esa el término exergía
33:58destruida, ¿cierto? Pues viene siendo lo
34:01que eh esta se se va a ver afectado,
34:03¿cierto? Por las irreversibilidades del
34:05sistema, por la entropía, ¿sí? Entre más
34:08alta sea la entropía, pues la exergía va
34:11a ser mayor va a ser menor, ¿sí?
34:13Lo que quiere decir es que eh lo que
34:16quiere decir es que ese calor que
34:18podamos recuperar, pues va a ser aún más
34:21bajo, ¿listo?
34:22Eh aquí nos definen lo que es la
34:24exergía, ¿cierto? Que es la parte de la
34:26energía que puede transformarse en
34:27trabajo útil, va a depender del estado
34:30del sistema y del ambiente, ¿sí? También
34:33de que eh aquí vuelve un papel
34:35importante son las condiciones iniciales
34:38de nuestro sistema, ¿cierto? Y y los
34:41alrededores, cómo afectan los
34:42alrededores a nuestro sistema principal
34:45que estamos evaluando.
34:46Entonces, nos dice que si nosotros
34:48queremos eh determinar la exergía
34:51destruida, ¿cierto? Aquí en esta
34:53relación nos dice que la exergía
34:55destruida la vamos a obtener en
34:57kilowatts y vamos a evaluar un T sub 0,
35:00¿cierto? Que es la temperatura del
35:01ambiente,
35:03por la entropía general. Importante,
35:07esa temperatura debe ser T sub 0,
35:09¿cierto? Si un sistema a mí no me lo
35:12definen, no me dicen, "Mire, usted tiene
35:14un T sub 0 inicial, ¿cierto? Usted tiene
35:16una temperatura de referencia, que
35:18también se le conoce como temperatura de
35:20referencia." Nosotros vamos a asumir que
35:23ese T sub 0, ¿cierto? Eh aquí voy a
35:25escribir, vamos a asumir que ese T sub 0
35:28va a ser igual a 25 grados Celsius,
35:31¿cierto? Que en Kelvin pues sería
35:33298.15,
35:36¿listo? Entonces, importante, eh caso
35:38tal de que si nuestros ejercicios no nos
35:41están definiendo cuál es esa temperatura
35:43del ambiente o cuál es esa temperatura
35:45de referencia, vamos a asumir que ese T
35:48sub 0 es de 298.15,
35:51¿listo? A menos, a menos de que el mismo
35:54sistema sistema me lo esté definiendo,
35:56¿no? Pero en caso tal de que si no se lo
35:58define, pues usted ya puede tener un
36:00criterio, ¿cierto? Para asumir del por
36:02qué de eh ese esa temperatura de
36:05referencia. ¿Y por qué 25 y no 30, sí?
36:08Pues porque normalmente cuando uno
36:10evalúa sistemas a condiciones
36:12ambientales, el 25 en los 25 grados
36:15Celsius, ¿cierto? Es la referencia,
36:17¿cierto? Entonces, uno dice, eh a
36:19condiciones ambiente. Entonces, uno va,
36:21ah, presión a una atmósfera y
36:22temperatura 25 grados Celsius, ¿listo?
36:25Que es es lo normal, ¿listo? Pero pero
36:28usted está en la decisión de evaluar si
36:30su T sub 0, pues pueda cambiar, ¿sí? No
36:33hay ningún lío, no tengo problema. Sin
36:35embargo, usted debe definirlo, es decir,
36:38"Mire, mi T sub 0 es de 35 grados porque
36:41es que estoy ubicado en la ciudad de
36:42Barranquilla, ¿cierto? Eh, estoy ubicado
36:46en Barrancabermeja, ¿cierto? Y aquí
36:48estamos en los 38º C y pues ese es un
36:51factor, ¿cierto? Que uno define
36:53inicialmente y es coherente a las
36:55condiciones a las que está expuesto el
36:58sistema, ¿listo?
36:59Entonces, una interpretación es que
37:01cuanto sea mayor esa entropía generada,
37:04¿cierto? Mayor será la exergía
37:06destruida, es decir, mayor la
37:08degradación de energía y menor el
37:10aprovechamiento para realizar el
37:12trabajo, ¿listo? Entonces, ¿cómo vamos
37:14hasta acá?
37:16Me gustaría de pronto escucharlos.
37:18¿Vamos bien?
37:22Bien, profe, muchas gracias.
37:24Este, una una pregunta, entonces este eh
37:28el tema de de la ubicación de los
37:30equipos eh se vería afectado pues por la
37:33temperatura ambiente.
37:36Eh, es decir, que hay una mayor eh
37:38transferencia de calor en
37:42en un eh sitio con condiciones
37:44climáticas eh frías, como por ejemplo
37:48hacia los polos,
37:49a diferencia de de de acá, pues que
37:52nosotros tenemos otro tipo de de de
37:55ubicación geográfica y acá pues es eh
37:57hay sitios donde es bastante caliente,
37:58como lo que mencionaba de
37:59Barrancabermeja y demás.
38:02¿Sí es correcto?
38:03Sí, sí, sí, señor. Sí, sí, porque
38:06hay que tener presente en que entre más
38:09sea la diferencia entre temperatura, por
38:11ejemplo, en un sistema, ¿cierto? Con con
38:14respecto al ambiente, la transferencia
38:16de calor va a ser más alta, ¿sí? Y entre
38:19menos sea la diferencia eh de
38:22temperatura entre los sistemas con los
38:24alrededores, ¿cierto? Pues su
38:26transferencia va a ser de pronto más
38:28lenta, ¿sí? Entonces, ahí es donde usted
38:30ponía, bueno, si estamos en en el polo,
38:32¿cierto? Donde las temperaturas pueden
38:34oscilar entre -5, -20º, ¿cierto? Eh, y
38:38pues eh de pronto nuestro sistema tiene
38:41temperaturas eh más elevadas, ¿cierto?
38:44Como son los, que ustedes han visto
38:46ahorita en los centros de datos, sí, que
38:49si se dan cuenta los centros de datos
38:51muchas veces se encuentra en esas zonas
38:53que remotas que son frías o o eh al
38:57interior del mar, ¿cierto? Donde las
38:58temperaturas puedan oscilar, ¿cierto?
39:00Puedan ser bajas, perdón, ¿sí? Entonces,
39:03¿con qué fin hacen eso? Para que,
39:05primero pues para aprovechar las
39:06condiciones del ambiente, ¿cierto? Y
39:08segundo pues para que la transferencia
39:10de de de refrigeración, la transferencia
39:12de calor, pues sea más más más más más
39:15rápida, ¿cierto? Más rápida. ¿Listo? Lo
39:18hacen es por eso, pero sí influye, sí
39:20influye eh las condiciones en la que se
39:23encuentre nuestro sistema, sobre todo
39:25para la parte de transferencia de
39:27energía y que eso afecta a su vez lo que
39:29es la la que la la entropía del sistema
39:33y la exergía destruida, ¿listo?
39:38Claro, profe, me amole.
39:40Bueno, entonces vamos a mirar, vamos a
39:43mirar ahora este ejemplo, ¿cierto? Que
39:45es eh similar al punto número uno,
39:47¿cierto? Entonces, nos dice, se analiza
39:50un intercambiador de calor donde un
39:52fluido térmico HTF, ¿cierto? Un fluido
39:55térmico de de de alta temperatura, se
39:58enfría y el agua se calienta. El equipo
40:01está aislado al ambiente, ¿cierto?
40:03Entonces mire que aquí ya nos da el
40:04intercambiador, nos dan ya de pronto
40:07valores de una de las corrientes que o
40:10los fluidos que están interactuando con
40:12las corrientes, ¿cierto? Nos dice que eh
40:15el flujo másico del fluido caliente es
40:17de 1,8 kg por segundo, que la
40:20temperatura de entrada de ese fluido
40:22térmico es de 180° C y cuando sale, eh
40:26cuando sale, o sea, sale por este lado,
40:28¿cierto? Que la temperatura de salida de
40:30ese fluido térmico es de 120° C.
40:33¿Qué pasa con el agua? Que es que se
40:34encuentra o la definen aquí como fría,
40:37entra a un flujo másico de 1,2 kg por
40:40segundo,
40:41eh las temperaturas de entrada son de
40:4325° C
40:45y que tenemos una temperatura de salida
40:47de 72.37°
40:50C. O sea, se dan cuenta ustedes que eh
40:52aquí lo que ocurrió fue que la
40:54temperatura del agua eh aumentó, ¿no?
40:58¿Qué datos o qué información nos da más,
41:01cierto? Si nosotros miramos acá, nos dan
41:02las capacidades caloríficas, cierto, los
41:05C sub P, nos dan tanto el C sub P para
41:08el fluido térmico y otro dato que nos
41:10da, cierto, es el C sub P del agua,
41:13cierto, nos da, nos dice que es de 4,18
41:15kJ sobre kg, porque sí. Y también
41:19importante, cierto, lo que yo les
41:21hablaba del T sub 0, ¿no? Si el
41:23ejercicio, bueno, si el ejercicio a mí
41:25no me define el T sub 0, usted puede
41:28asumir, cierto, 25 grados Celsius, o
41:31sea, 298.15
41:33Kelvin, ¿cierto? Porque la temperatura a
41:36que nosotros nos nos hacemos referencia
41:37a temperatura ambiente o o usted puede
41:40seleccionar otra temperatura, sin
41:42embargo, pues debe soportar el porqué,
41:44¿no? Y ah, porque me encuentro ubicado
41:46en esta ciudad y nuestro y en el sistema
41:48que quiero realizar lo quiero hacer es
41:49en Barrancabermeja, ¿sí? Y por eso la
41:51temperatura promedio allá es de 35
41:53grados Celsius, ¿listo? Pero es
41:55importante definirla, ¿listo? Antes de
41:58ir a hacer los cálculos.
41:59Bueno, entonces, como ya habíamos
42:01mencionado, cierto, yo les había
42:03mostrado ya la ecuación para encontrar
42:05esa entropía generada, cierto, que como
42:07en este caso están interactuando dos
42:09fluidos,
42:10entonces sería la el flujo másico del
42:13agua por la capacidad calorífica del
42:15agua por el logaritmo natural de la
42:17temperatura de salida del agua sobre la
42:19temperatura de entrada del agua, o sea,
42:21temperatura de salida sería la
42:22temperatura caliente del agua sobre
42:25temperatura de entrada, que sería la
42:26temperatura fría del agua, ¿sí? Porque
42:28se supone que hay cambios en esas
42:30temperaturas, ¿no? Y eso le voy a sumar
42:33eh las condiciones del fluido térmico,
42:35¿no? Entonces, el flujo másico del del
42:38fluido térmico por el la capacidad
42:40calorífica del fluido térmico por la
42:42logaritmo natural de la temperatura de
42:44salida del fluido térmico sobre la
42:46temperatura de entrada del fluido
42:47térmico, ¿listo? Y si quisiera yo
42:49determinar lo que es la energía
42:51destruida, ¿cierto? Pues la energía
42:54destruida viene siendo igual a la
42:56temperatura de referencia donde se
42:58encuentra mi sistema por esa entropía
43:01generada, o sea, la que hallé
43:02previamente, ¿no? Entonces, ¿cómo
43:05hacemos esos cálculos, no? Pues
43:06sencillo, ¿no? Aquí no
43:08vamos a vamos a reemplazar valores
43:11y vamos a calcularlos.
43:13Espera, espera, espérate. Vamos a abrir
43:15un Word rapidito.
43:21Entonces, bueno, entonces nos dicen que
43:24la entropía generada
43:26A ver si por aquí insertar
43:29Aquí la entropía
43:30dibujar aquí, listo.
43:33Me dice que la entropía generada
43:36va a ser igual
43:38en este caso
43:39al flujo másico del agua
43:43por el C sub P del agua
43:46por el logaritmo natural de la
43:48temperatura de entrada
43:51de entrada o de salida, espérate. De
43:53salida, perdón.
43:58Voy a ponerle out
44:00de salida del agua, temperatura de
44:02salida del agua sobre temperatura de
44:04entrada in del agua. Listo.
44:07Todo esto le vamos a sumar en el flujo
44:10másico del fluido térmico, que nosotros
44:12lo estamos llamando como HTF
44:17por la capacidad calorífica del fluido
44:19térmico, que es el HTF, por el logaritmo
44:22natural, ¿cierto? De la temperatura de
44:24salida, en ese caso, del fluido térmico
44:27HTF
44:29sobre la temperatura de entrada
44:32del HTF, fluido térmico.
44:35Listo. Entonces, vamos a reemplazar los
44:37datos, ¿sí? Entonces, el flujo másico
44:40del agua nos dice el sistema que es de
44:421.2 kg/s
44:46kg/s
44:47por la capacidad calorífica del agua,
44:50que nos dice que es de 4.18
44:534.18
44:55y nos dice que las unidades son
44:57kilojoules
44:59sobre kilogramo
45:01por Kelvin, ¿cierto? Por el logaritmo
45:04natural de esas temperaturas, ¿cierto?
45:06Que sería temperatura de salida del
45:09agua, sería 72.37
45:12y si la grados Celsius y si la pasamos a
45:14Kelvin, nos daría 345
45:19.52, ¿cierto? Esto es en Kelvin
45:23y la temperatura de entrada del agua que
45:25nos dice que ella entra a 25 grados
45:27Celsius, entonces en Kelvin serían
45:29298.15.
45:32¿Cierto? Listo. Y a esto le vamos a
45:34sumar el flujo másico del HTF que sería
45:371.8
45:39kilogramos por segundo
45:42por el C sub P que sería eh 2.2
45:482 por eh el logaritmo natural
45:52de la temperatura de salida eh que sería
45:55393.15
45:59.15 sobre la temperatura de entrada
46:03que sería eh
46:05453.15
46:08453.15.
46:10¿Listo? Entonces, haciendo los cálculos,
46:13saquemos aquí rápidamente la calculadora
46:17nos dice
46:19que 1.2
46:21por 4.18
46:25por
46:26el logaritmo natural, ah, vamos acá. Voy
46:29a anotar este valor
46:30porque el logaritmo natural me lo va a
46:31sacar de otra forma, voy a ver si lo
46:33puedo sacar de esta forma.
46:34Logaritmo natural
46:36eh a ver si me lo bota de esta forma,
46:38345, no, no me lo bota de esa forma.
46:42Entonces, voy a sacarlo por partes para
46:44usar bien esta calculadora, entonces
46:45sería
46:46voy a poner esta división y luego le
46:48aplico su logaritmo natural, 345
46:52.52
46:54dividido 298.15
47:01298.15
47:05Y eso que me da ahí, lo voy a le voy a
47:07sacar el logaritmo natural.
47:09¿Sí? Entonces cuando le saque el
47:11logaritmo natural
47:12eh vamos a mirar si me lo botó bien.
47:15Logaritmo natural
47:18eh sí me lo botó bien. Creo que no me lo
47:20botó bien. No lo está botando bien.
47:24Vamos nuevamente. Es que me está botando
47:26otro valor.
47:30Es eh 345.52
47:34dividido
47:37298.15
47:40Listo. A esto que me da acá, a eso le
47:43saco el logaritmo natural. Listo.
47:44Entonces ese es el valor que me está
47:45dando.
47:460.1474.
47:49Entonces este término lo voy a poner
47:51acá. 0.
47:531474.
47:55¿Listo? Ese es el logaritmo natural.
47:57Y a eso le voy a Listo, y a eso lo voy a
48:00multiplicar, ¿cierto? ¿Es así? Por 4.18
48:06y luego lo multiplico por 1.8.
48:10¿Cierto? Entonces el todo el término del
48:12del del del agua me está dando 0.7396.
48:18Se generan
48:20la parte del agua me está dando 0.7396.
48:25¿Listo? Más ahora voy a hacer la del
48:27fluido térmico, ¿cierto? Entonces hago
48:29lo mismo.
48:30393.15
48:35dividido 453.15
48:40Y a eso le voy a sacar el logaritmo
48:41natural, ¿cierto?
48:43Y eso le voy a multiplicar
48:46¿cierto? Por 2.2
48:51A ver si salió bien o no salió bien.
48:55Así.
48:562.2 y eso lo multiplico por 1.8.
49:03Y eso me está dando, ¿cierto? Aquí
49:05-0.5624.
49:10-0.56
49:1324.
49:15O sea, que el la la entropía generada
49:20sería restar esos dos.
49:230.7396
49:270.5624.
49:31Me está dando que la entropía generada
49:33es de 0.1772.
49:36Y vamos a mirar qué unidades nos
49:38quedarían, ¿cierto? Entonces,
49:40kilogramos con kilogramos se me
49:41cancelan, eh segundos eh aquí
49:46eh que este Kelvin se me cancela con el
49:48Kelvin de aquí, de del logaritmo
49:50natural. Entonces, me está quedando
49:51kilojoule sobre segundo.
49:54Kilojoule sobre segundo.
49:57Es, miremos acá.
49:58Entonces, ese es el valor, vamos a
50:00verificar con lo que tenemos acá.
50:02Ah, sí, sí, eh tú tú Ah, sí, mira, aquí.
50:06Eh kilojoule sobre kilojoule sobre
50:07segundo, ¿cierto? Y estos kilojoule
50:10sobre segundo, pues ya sabemos que esto
50:11es kilowatts, ¿cierto? Y todo esto queda
50:14en función de Kelvin, ¿cierto? Porque
50:16estamos hablando en términos de
50:17temperatura.
50:18Sí, entonces, miremos que aquí nos da,
50:21¿cierto? Que la generó ge la generación
50:23de la entropía en nuestro sistema,
50:24¿cierto? Es 0.1777.
50:27Listo, lo que calculamos acá.
50:300.177772
50:33nos da a nosotros. Bueno, y ya
50:34posteriormente vamos a determinar lo que
50:37es la exergía destruida, ¿no? Que nos
50:39define a nosotros que la la exergía
50:41destruida, ¿cierto? Pues viene siendo
50:45la exergía destruida viene siendo
50:48la temperatura de referencia por
50:51la entropía generada.
50:53Entonces, sería eh entropía eh
50:56temperatura de referencia, ya sabemos
50:58que agarramos 298,15
51:00por eh exergía ex eh entropía generadas
51:05que nos dio 0.1773,
51:09¿cierto? Entonces, eso nos da
51:12ese orden de ideas, esto multiplicado
51:14por 298.15.
51:19Eso nos da 52.83,
51:2152.83
51:23y las unidades que nos darían, pues,
51:25serían kilowatts.
51:27Sí, ¿por qué? Porque se cancela el
51:29Kelvin, el Kelvin de la temperatura con
51:31el Kelvin, ¿cierto? De la exergía
51:34generada, de la entropía generada,
51:35perdón.
51:36Entonces, 52.82,
51:3883. ¿Listo? Entonces, aquí es donde
51:41viene lo importante, ¿cierto?
51:43Interpretar
51:44que ese dato a qué hace referencia, ¿no?
51:47Entonces, aquí nos mencionan, es que
51:49aunque el intercambiador no pierde
51:51energía hacia el ambiente, ¿cierto?
51:53Porque sabemos que es adiabático,
51:55¿cierto? No hay transferencia de energía
51:57hacia el ambiente,
51:59la la transferencia de calor con
52:00diferencia finita de temperatura
52:03generada por la entropía de la entropía
52:05generada, perdón, lo que destruye la
52:07exergía y reduce la capacidad para
52:10producir trabajo útil, ¿sí? Eh si se dan
52:12cuenta, pues, es esa exergía destruida,
52:15pues, viene siendo el calor que estamos
52:18perdiendo, ¿sí? O sea, eh el calor que
52:21que se pierde en el sistema, ¿sí? Ya sea
52:24por eh vibraciones, ya sea por sonido,
52:27ya sea por la interacción entre las eh
52:29las corrientes eh
52:32energéticas del sistema, ¿cierto? Ese
52:34calor es el que se está perdiendo,
52:36¿cierto? Eh que sale por alguna de esas,
52:39¿cierto? Entonces, pérdidas por
52:41transferencia por por tuberías, pérdidas
52:43por eh vibraciones, ¿cierto? Toda esa
52:46energía es la que se pierde y la que
52:47nosotros no no vamos a ser capaces de
52:50aprovechar, ¿listo?
52:52Eh conclusiones para este ejercicio,
52:54¿no? Entonces, el proceso es
52:56irreversible, nos damos cuenta de que la
52:59entropía generada es mayor a cero,
53:00¿cierto? Entonces, estamos hablando de
53:02un proceso real, ¿cierto? Acuérdense que
53:04cuando estamos cuando la entropía eh ya
53:07generada es igual a cero, estamos
53:09hablando de procesos ideales y cuando es
53:12menor a cero, pues eh ya sabemos que
53:14esos sistemas tipo de sistemas o tipo de
53:16procesos no existen, ¿cierto?
53:19Entonces, eh la exergía destruida en
53:21este caso, los 52,82
53:23kW, va a presentar una pérdida del
53:26potencial de trabajo, ¿cierto? Porque es
53:27la energía que nosotros no podemos
53:29aprovechar o recuperar de nuestro
53:31sistema, ¿sí? ¿Cuál es la idea? ¿Cuál es
53:34la finalidad, no? Pues tratar de
53:36de minimizar esa entropía generada,
53:39¿cierto? Pues ¿qué va a provocar eso?
53:41Mejorar la eficiencia y la
53:42sostenibilidad
53:44en este caso del intercambiador de
53:46calor, ¿cierto? ¿Y cómo se podría hacer
53:48eso? Pues ahí es donde ocurren los
53:50procesos de eh que se requieren de
53:53mantenimiento de los equipos,
53:54verificación de los equipos, ¿no? Pero
53:57pues eh eso también es lo ideal, ¿no?
53:59Porque muchas empresas eh digamos que
54:01tienen en el año una parada para mirar
54:04para hacer revisión de los equipos,
54:05¿cierto? O mantenimiento preventivo,
54:08¿sí? Entonces, puede ser que en el
54:10transcurso de los primeros meses eh
54:12logren esos valores de de reducir la en
54:15este caso la entropía generada, ¿cierto?
54:17Pero a medida que se utilizan, ¿cierto?
54:20Pues ese ese tipo de procesos o ese tipo
54:22de equipos, pues vuelven otra vez a su
54:25eficiencia, digamos, eh operacional,
54:28¿cierto? Lo que reduce o comenta los
54:30valores en este caso de la entropía.
54:34Vamos ya
54:36hm preguntas hasta acá, ¿cómo nos fue
54:38con ese punto? ¿Está trabajable o no
54:40está trabajable?
54:42Profe,
54:42señor.
54:44Bien, bien. Eh muy interesante. Eh este
54:47tema de la de la exergía eh se ve
54:50reflejado directamente en en el calor
54:52que se pierde en los motores, que es un
54:54calor que no se puede recuperar.
54:58Eh lo que lo que yo pues entiendo de lo
55:00que estaba explicando, eso es uno.
55:02Y el otro es eh cuando estabas haciendo
55:05el análisis dimensional de la hm
55:09entropía, eh decías que se
55:12estaba mostrando en términos de calor y
55:14se manejaban kilogramos Kelvin, pero ese
55:16ese análisis dimensional pues lo vi como
55:18muy muy de rapidez, ¿podría por favor eh
55:22eh explicar un poquito?
55:24Gracias.
55:24Va va va vamos a a revisarlo nuevamente,
55:27¿listo? Entonces, voy a copiar este esta
55:31formulita.
55:33Vamos otra vez.
55:37Vamos a agregar, insertar una nueva
55:39página.
55:43Listo. Entonces, bueno, pues vamos a
55:45mirar el análisis dimensional, ¿cierto?
55:48Eh nos damos cuenta que en este caso eh
55:52el flujo másico, ¿cierto? Entonces, el
55:53flujo másico tenemos unidades de
55:55kilogramos sobre segundo, ¿cierto? Ese
55:58sub P vamos a trabajarlo en kilojoules
56:00sobre kilogramo por Kelvin, ¿cierto? Y
56:04en este caso tenemos un logaritmo,
56:06¿cierto? Que estamos efectuando
56:08temperaturas, ¿sí? Que si se dan cuenta
56:11ese logaritmo es como si arriba hubiera
56:14Kelvin, abajo hubiera Kelvin, ¿cierto? O
56:17sea, que en ese orden de ideas, ¿cierto?
56:19Pues eh perdón,
56:21en ese orden de ideas, este Kelvin con
56:23este Kelvin se anula, ¿listo?
56:25A eso le vamos a sumar
56:28este nuevamente que es kilogramo sobre
56:30segundo, ¿cierto? Por kilojoules sobre
56:34kilogramo por Kelvin, y pues ocurre lo
56:37mismo el logaritmo, ¿no? Que a la final
56:39el logaritmo queda adimensional, ¿listo?
56:43Entonces, teniendo presente esto, ¿sí?
56:45Pues nos damos cuenta que kilogramo con
56:47kilogramo se va, ¿cierto? Y nos está
56:50quedando unidades kilojoules sobre
56:53segundo por Kelvin, ¿cierto? Más en el
56:56otro extremo también nos queda aquí,
56:57¿cierto? Nos queda kilojoules sobre
57:00segundo por Kelvin, ¿sí? Entonces, aquí
57:03estamos sumando manzanas con manzanas,
57:05¿listo? Porque son las mismas unidades,
57:07pero recordemos que es kilojoules sobre
57:09segundo, ¿no? Kilojoule sobre segundo,
57:11pues podemos hablarlo como un kilowatts,
57:14¿cierto? O sea, que realmente lo que
57:15tenemos aquí sería kilowatts,
57:18¿cierto? Sobre Kelvin.
57:21Kilowatts
57:22sobre Kelvin, ¿sí?
57:25Entonces, eh claro, yo les decía
57:27ahorita, oye, tenemos nosotros las
57:30unidades, ¿cierto? De de eh en este caso
57:33de la entropía, nosotros la presentamos
57:36en kilojoule sobre Kelvin, ¿cierto? Eso
57:38eso yo les decía, la entropía, ¿sí? Sin
57:40embargo, que como estamos hablando de un
57:42flujo o un sistema abierto continuo,
57:45¿cierto? Pues ahí es donde se vuelve un
57:47factor importante el tiempo, ¿sí? Pero
57:49el tiempo va implícitamente dentro de
57:52los kilowatts, ¿sí?
57:54Entonces, igual eh digamos que el mismo
57:57sistema conserva la estructura principal
58:00de la de la de la entropía, ¿cierto? Que
58:03sería kilojoule sobre Kelvin, ¿listo?
58:05Entonces, bueno, entonces, mire que ahí
58:06ya nosotros estamos en kilowatts sobre
58:08Kelvin. Cuando hallamos la la que la la
58:12exergía, ¿cierto? Que digamos
58:14temperatura inicial por la entropía
58:17generada, ¿cierto? Entonces,
58:19temperatura inicial es Kelvin, ¿sí?
58:22Por eh la entropía generada, pues que
58:24sería kilowatts
58:27por Kelvin, ¿cierto? Entonces, mire que
58:29por eso la exergía
58:32exergía me da se cancela el Kelvin y la
58:35exergía me da en unidades dimensionales
58:38de kilowatts, ¿cierto? De energía, ¿sí?
58:41Entonces,
58:42¿cuál es eh de pronto eh mmm respecto a
58:46la exergía, ¿cierto? Entonces, si
58:48estamos hablando en un sistema cerrado,
58:51¿cierto? Donde sabemos que la masa eh no
58:54va a cambiar en el tiempo, ¿cierto?
58:56Entonces,
58:57eh las unidades que nos va a dar eh de
58:59esta forma, ¿cierto? Eh la exergía. Pero
59:02cuando nos da eh en un flui en un
59:05proceso continuo, ¿cierto? Pues ya
59:07sabemos que el
59:09vamos a tener un flujo másico, ¿cierto?
59:11En el y tenemos implícitamente el tiempo
59:14y por eso nos va a quedar kilovatio
59:17sobre Kelvin, ¿cierto? Pero igual, eh el
59:19tiempo va a ser va a hacer referencia a
59:22la cantidad de fluido que se expone eh
59:25en un periodo de tiempo determinado,
59:27¿sí? Sin embargo, la esencia está en
59:31kilojoules, ¿cierto? Sobre Kelvin, que
59:33nuestras unidades están eh digamos
59:36implícitamente las tiene, ¿sí? Porque
59:38kilovatio es kilojoule sobre Kelvin.
59:40¿Listo?
59:44Listo, listo, profe. Muchas gracias, muy
59:46claro.
59:47Bueno, señor, con gusto.
59:50Listo. Entonces, vamos a pasar ahora a
59:53hablar de de ya de procesos de ciclos
59:57termodinámicos, ¿cierto? Vamos a iniciar
59:59con el ciclo ideal, que es el ciclo de
1:00:02Carnot, ¿sí? Que aquí es donde nos nos
1:00:05hacemos una pregunta, eh ¿qué es una
1:00:08máquina térmica, sí? Sobre todo porque
1:00:10los ciclos termodinámicos van enfocados
1:00:13a entender el funcionamiento de las
1:00:15máquinas, de los equipos, ¿sí? Llámese
1:00:18turbinas, llámese eh bombas, llámese
1:00:22motores, ¿cierto? Llámese compresores,
1:00:25¿cierto? Los ciclos termodinámicos me
1:00:27permiten a mí en entender cuál es el
1:00:30funcionamiento de operación de esto,
1:00:32¿sí? Entonces, hablemos primero
1:00:35de este ciclo de Carnot, que es como
1:00:38nuestra referencia, es lo ideal,
1:00:40¿cierto? Es como eh eh digamos que
1:00:44de ahí no nos podemos pasar, nuestro
1:00:46límite, como lo hemos definido
1:00:47anteriormente. Entonces, eh realmente el
1:00:50ciclo de Carnot, pues, es un dispositivo
1:00:52que opera
1:00:53en un ciclo y recibe calor de una fuente
1:00:56caliente, convierte una parte de ese tra
1:00:59de esa energía en forma de trabajo útil
1:01:01y rechaza el resto de calor a una fuente
1:01:05fría. Mire que eso
1:01:07eh es esta definición
1:01:09ya la habíamos digamos trabajado un
1:01:11poco, ¿sí?
1:01:13Es como si estuviéramos hablando de una
1:01:15turbina, ¿sí?
1:01:17Que a la turbina le estamos agregando
1:01:19energía en forma de vapor, ¿cierto? Y
1:01:21que ese vapor es el que es capaz de
1:01:24convertir ese esa transferencia o ese
1:01:26calor la transforma en trabajo útil que
1:01:29mueve el eje de la turbina, ¿cierto? Y
1:01:31que si eso está conectado a un
1:01:32generador, pues transformamos esa
1:01:35energía útil forma de trabajo de eje a
1:01:38energía eléctrica, ¿cierto? Y es como a
1:01:41lo mismo, vamos, ¿cierto? Una fuente
1:01:43caliente y sacamos una fuente fría con
1:01:46un calor rechazado y generamos un
1:01:48trabajo útil. ¿Cómo podemos entender
1:01:51este este este que está este ciclo de
1:01:55Carnot, ¿cierto? Pues aquí es donde
1:01:57tenemos que relacionar primero eh este
1:02:00ciclo de Carnot y nos devolvemos un poco
1:02:03a la primera ley de la termodinámica,
1:02:04¿cierto? Porque nos dice que el calor va
1:02:07a ser igual al trabajo, ¿cierto? Por el
1:02:10calor liberado, ¿cierto? Entonces, calor
1:02:13o calor o
1:02:14transferencia de calor de entrada igual
1:02:17al trabajo generado, en este caso el
1:02:19trabajo útil, por el calor liberado o
1:02:21que se pierde del sistema, ¿sí?
1:02:23Y que dependiendo cuál sea el equipo,
1:02:26¿cierto? Volvemos nuevamente a retomar
1:02:29eh la definición de eficiencia, ¿cierto?
1:02:32Y si nosotros queremos evaluar un ciclo
1:02:34de Carnot o un equipo o una máquina
1:02:37térmica que que digamos que utilice el
1:02:40ciclo de Carnot, sabemos que la
1:02:42eficiencia de ese equipo o la eficiencia
1:02:44térmica, perdón, va a ser igual al
1:02:46trabajo útil sobre el calor de entrada,
1:02:49¿cierto? Entonces, es lo que tenemos que
1:02:51evaluar, ¿sí? Entonces, miren que la
1:02:53eficiencia va a depender también si en
1:02:56este caso si disminuye eh o si
1:03:00aumentamos, ¿cierto?
1:03:02Bueno, perdón, si el trabajo útil es
1:03:05menor, ¿cierto? Pues probablemente la
1:03:06eficiencia tenga un valor menor,
1:03:08¿cierto? Si el trabajo generado por la
1:03:11fuente caliente va a ser menor, pues
1:03:13nuestra eficiencia va a ser menor, pero
1:03:15si que
1:03:16eh eh va a ser más alto, ¿cierto? El
1:03:18trabajo útil es un valor más alto,
1:03:20probablemente la efici- con respecto al
1:03:22calor de entrada, probablemente la
1:03:24eficiencia de nuestro equipo va a
1:03:25aumentar, ¿sí?
1:03:27Eh entonces, importante, ¿no? Este ciclo
1:03:31se trabaja para sistemas ideales,
1:03:34¿cierto? Entonces, una máquina térmica
1:03:36necesita dos niveles de temperatura, una
1:03:38temperatura eh caliente, ¿cierto? Y la
1:03:41temperatura caliente siempre va a ser
1:03:43mayor a la temperatura fría, ¿sí? Y no
1:03:45puede convertir todo el trabajo recibido
1:03:48en eh el el calor, perdón, no puede
1:03:51recibir toda la energía en forma de
1:03:53calor, ¿cierto? A trabajo, ¿sí?
1:03:56Entonces, mire que eh las eficiencias de
1:03:59los equi- la eficiencia va a depender
1:04:00también de la máquina térmica que
1:04:02estemos analizando.
1:04:07Bueno, entonces, de pronto para verlo ya
1:04:10como estamos hablando de un ciclo
1:04:11termodinámico, acuérdense que los ciclos
1:04:14son repetitivos, ¿cierto? Los ciclos
1:04:16tienen pasos, ¿sí? Entonces, ¿cómo
1:04:18funciona el ciclo de Carnot, ¿cierto?
1:04:20Entonces, es un ciclo ideal e
1:04:22irreversible formado por cuatro procesos
1:04:24termodinámicos que maximizan la
1:04:26eficiencia de una máquina térmica que
1:04:29operan entre dos temperaturas, una
1:04:31temperatura caliente y una temperatura
1:04:33fría. Entonces, mire que aquí tenemos un
1:04:34diagrama un diagrama eh aquí estamos
1:04:37viendo el diagrama presión-volumen,
1:04:39¿cierto?
1:04:40Y tenemos cada numerito que es nos
1:04:42aparece aquí, el uno, el dos, el tres y
1:04:45el cuatro son los estados
1:04:46termodinámicos. Entonces, tenemos un
1:04:48estado uno, tenemos un estado dos, un
1:04:50estado tres y un estado cuatro, ¿sí?
1:04:53Entre cada uno de esos estados va a
1:04:55ocurrir un proceso dentro del ciclo,
1:04:58¿sí?
1:04:59Miremos qué pasa cuando pasamos del
1:05:01estado uno al estado dos, ¿sí?
1:05:03Gráficamente, si nosotros analizamos,
1:05:05mire que gráficamente la presión
1:05:08mantiene constante, ¿sí? Podemos definir
1:05:10que entre el estado uno y estado dos la
1:05:12presión mantiene constante. Sin embargo,
1:05:14¿qué va a pasar con el volumen? ¿El
1:05:16volumen qué le pasa? ¿El volumen
1:05:17mantiene constante, va a aumentar o va a
1:05:19disminuir entre 1 y 2.
1:05:21¿Cómo lo ve?
1:05:22Aumenta.
1:05:23Va a aumentar.
1:05:23Aumenta.
1:05:24Exacto, va a aumentar. Ese tipo de
1:05:27proceso entre 1 y 2 para un ciclo de
1:05:29Carnot, a eso se le llama expa-
1:05:32expansión isotérmica, ¿sí? Mantenemos la
1:05:35presión constante y aumentamos el
1:05:37volumen, ¿listo? El volumen va
1:05:39aumentando, ¿listo? Entonces, es como si
1:05:41tuviéramos un un fluido cilindro-pistón,
1:05:44¿cierto? Que que que realmente, ¿cierto?
1:05:47Pues lo que va a hacer es aumentar el
1:05:48volumen, ¿listo?
1:05:50A a una presión y en este caso
1:05:52temperatura constante, ¿listo? Igual el
1:05:54gráfico aquí se está presentando
1:05:56solamente para analizar es la presión,
1:05:58¿sí? Digamos que aquí no lo no no no lo
1:06:02menciona aquí la temperatura, pero si si
1:06:04nosotros analizamos gráficamente no
1:06:06podemos involucrar el término de la
1:06:07temperatura según los datos o según el
1:06:10diagrama que nos presenta el sistema,
1:06:12¿sí? Ahora vamos a analizar eh para
1:06:15pasar del estado 2 al estado 3, ¿sí? Si
1:06:18nosotros vemos gráficamente nos damos
1:06:20cuenta de que la presión, ¿qué va a
1:06:22pasar con la presión? ¿Va a aumentar o
1:06:24va a disminuir?
1:06:26Disminuye.
1:06:27Va a disminuir, ¿cierto? ¿Y el volumen,
1:06:29qué le pasa al volumen? ¿Aumenta o
1:06:31mantiene constante?
1:06:34Eh pues ahí como está en diagonal se ve
1:06:37que aumenta un poquito, pero de lo que
1:06:40le entiendo se se mantendría constante.
1:06:43Eh pues digamos que la variación,
1:06:45¿cierto? Pues es mínima, ¿sí? Podemos
1:06:47decir que esa variación vamos a tratarla
1:06:50como si fuera constante, ¿sí? La
1:06:51variación es igual a 0 y que el volumen
1:06:53mantiene constante. Sin embargo, la
1:06:55presión sí disminuye, ¿sí? A eso se le
1:06:58conoce como una expansión adiabática,
1:07:01¿sí? Eh eh aquí en este tipo de proceso
1:07:03no está ocurriendo la transferencia de
1:07:05calor, ¿sí? Nos dice que el sistema se
1:07:07expande, sin embargo, ¿cierto?
1:07:10Sin embargo, sin intercambio de calor,
1:07:12¿cierto? Y su temperatura va a
1:07:13disminuir. Entonces, acá digamos que
1:07:16aquí aquí este ciclo no lo está
1:07:17representando en este caso con nosotros
1:07:21también en vez de presión, de pronto
1:07:22para que vaya alineado con con lo que
1:07:25nos dice la la eh la
1:07:27eh lo que nos dice la leyenda, ¿cierto?
1:07:30Pongámosle aquí temperatura, ¿listo?
1:07:32Para que vayamos eh en el mismo y no
1:07:34haya confusión, ¿listo? Entonces, en
1:07:36este caso la temperatura comienza a
1:07:38disminuir, ¿cierto? Eh el volumen, la
1:07:40variación del volumen, sabemos que es
1:07:43mínima, ¿cierto? Es mínima, varía, pero
1:07:45es mínima. Y pues a ese tipo de proceso
1:07:47se le conoce como expansión adiabática,
1:07:50¿cierto? ¿Por qué adiabática? Porque
1:07:51acuérdese que cuando hablamos de un
1:07:53sistema adiabático es porque no existe
1:07:55transferencia de calor, transferencia de
1:07:57energía, ¿listo? O transferencia de
1:07:58calor.
1:07:59¿Listo?
1:08:00Ahora vamos a analizar cuando pasamos
1:08:03del ciclo termodinámico de tres a
1:08:05cuatro, ¿sí?
1:08:07Cuando pasamos de tres a cuatro se le
1:08:09conoce como una compresión isotérmica.
1:08:11Si se dan cuenta, ¿qué pasa con la
1:08:13temperatura? ¿Aumenta, disminuye o
1:08:15mantiene constante?
1:08:19Disminuye, profe.
1:08:21La temperatura de tres a cuatro.
1:08:26Mantiene constante, profe.
1:08:29Mantiene constante entre tres y cuatro.
1:08:32acuérdese acuérdese que es constante.
1:08:33Exacto, acuérdese que la temperatura es
1:08:35el eje lleno, entonces, si se dan
1:08:38cuenta, mire que la temperatura mantiene
1:08:40constante, de tres a cuatro mantiene
1:08:42constante. Lo que sí disminuye, ¿qué es?
1:08:45Pasamos de acá hacia acá, ¿qué
1:08:47disminuye?
1:08:47La presión, la el volumen.
1:08:49El volumen, exacto. El volumen
1:08:52disminuye, ¿listo? Entonces, a eso le
1:08:54conocemos como compresión isotérmica.
1:08:57Mantenemos la temperatura constante,
1:08:59¿cierto? Pero el volumen va a disminuir,
1:09:01¿sí? Entonces, en ese tipo de sistema,
1:09:04¿cierto? Pues eh estamos hablando de que
1:09:06el sistema está cediendo calor, ¿cierto?
1:09:09Eh si eh si se dan cuenta, la
1:09:11temperatura sigue mantiene constante,
1:09:13pero hay un efecto inverso en la en el
1:09:16volumen, ¿sí? Que hace que el sistema
1:09:18esté liberando calor, ¿cierto? del
1:09:21sistema, desde el proceso tres al
1:09:22cuatro, ¿listo? Y finalmente vamos a
1:09:25mirar qué pasa del estado cuatro al
1:09:28estado uno, ¿cierto? Entonces, ¿qué pasa
1:09:31cuando pasamos de cuatro a uno, sí?
1:09:33Entonces, analicemos, ¿qué pasa con la
1:09:35temperatura? ¿Aumenta o disminuye?
1:09:39Aumenta.
1:09:40Aumenta, ¿cierto?
1:09:42¿Cierto? Aumenta. ¿Y qué pasa con el
1:09:44volumen?
1:09:46Se mantiene prácticamente constante.
1:09:48Constante, o sea, que lo que estamos
1:09:50haciendo es calentar nuevamente,
1:09:54¿cierto? El sistema de cuatro a uno,
1:09:55¿cierto? Y hay una compresión
1:09:58adiabática, ¿cierto? O sea, porque el
1:09:59volumen va a comenzar, eh, digamos que
1:10:02podemos decirle, entre comillas,
1:10:03¿cierto? Que las variaciones de volumen
1:10:05van a ser mínimas y pueden considerarse
1:10:07como constantes, ¿sí? Y a eso se le
1:10:09conoce como una compresión, eh, eh, en
1:10:11la compresión adiabática, ¿cierto?
1:10:13Entonces, realmente el mismo sistema se
1:10:15está comprimiendo, ¿cierto? Pero sin
1:10:17intercambio de, de calor, ¿listo?
1:10:20Entonces, ¿cómo podemos determinar la
1:10:22eficiencia de este sistema? Pues, eh,
1:10:24Carnot, ¿cierto? Lo que, la eficiencia
1:10:26de Carnot, pues, va a comparar dos
1:10:28estados, ¿sí? Entonces, él te compara,
1:10:30eh, él te compara un estado uno con un
1:10:33estado dos, ¿sí? Eh, o él te compara,
1:10:36eh, una temperatura caliente con una
1:10:38temperatura fría en un mismo sistema,
1:10:40¿sí? Y que el ciclo Carnot, pues, está
1:10:41compuesto de cuatro, de cuatro, de
1:10:43cuatro, ¿qué? De cuatro, de cuatro
1:10:45estados, ¿cierto? Entonces, decimos que
1:10:47la eficiencia si tenemos nosotros o
1:10:49conocemos las temperaturas, la podemos
1:10:52definir como uno menos la temperatura
1:10:55TL, que es la temperatura, eh, digamos,
1:10:57fría, entre comillas, ¿cierto? Dividido,
1:11:00eh, la temperatura TH, que sería la
1:11:02temperatura caliente, ¿listo?
1:11:04Acordémonos nuevamente, este ciclo de
1:11:06Carnot es un modelo ideal, ¿cierto? Y es
1:11:10reversible, ¿cierto? Ya, pues, que viene
1:11:13siendo nuestro límite de referencia,
1:11:14¿cierto? O sea, que no podemos obtener,
1:11:17eh, máquinas, ¿cierto? Máquinas o
1:11:20equipos con eficiencias mayores a las de
1:11:24Carnot, ¿sí? O sea, que, el límite
1:11:27máximo que podemos obtener nosotros de
1:11:29una eficiencia de un equipo que esté
1:11:31operando va a ser comparado con la de
1:11:33Carnot, o sea, si Carnot nos da 95 y
1:11:36haciendo los cálculos para con otro
1:11:38ciclo termodinámico tratando de entender
1:11:40el sistema, no puede superar ese 95%, va
1:11:43a ser por debajo, porque ese va a ser
1:11:45nuestro límite, ¿listo? ¿Cómo, cómo lo
1:11:48vemos ahí, bien?
1:11:56Sí, señor.
1:11:57Listo. Entonces,
1:11:59aquí hablando nuevamente Carnot,
1:12:01¿cierto? Entonces, eh
1:12:04pues ya definimos nosotros cómo
1:12:06determinar la eficiencia, ¿cierto?
1:12:07Entonces, eh sabemos que eh esa
1:12:10eficiencia desde una fuente caliente a
1:12:13un sumidero, que es la fuente fría y que
1:12:16nosotros estamos eh generando eh energía
1:12:19en forma de trabajo, ¿cierto? Entonces,
1:12:21si nosotros quisiéramos eh de pronto
1:12:24determinar eh pues eh
1:12:27algún cálculo, ¿cierto? Pues debemos
1:12:29conocer esas temperaturas iniciales,
1:12:32¿cierto? Entonces, se mira que aquí eh
1:12:34tenemos la temperatura de de la fuente
1:12:37caliente, ¿cierto? Supongamos que esa
1:12:40tem- esa esa temperatura no la está
1:12:41ejerciendo un vapor de de de de 500º C,
1:12:46eso es más o menos como un vapor de
1:12:48alta, ¿cierto? De 500º C y que la
1:12:51temperatura del sumi- del sumi- del
1:12:54sumidero o lo que se está liberando,
1:12:56¿cierto? Está a 35º C, ¿cierto?
1:12:59Entonces, hacemos inicialmente lo que es
1:13:01la conversión, ¿cierto? La conversión de
1:13:04de las temperaturas a Kelvin, ¿cierto?
1:13:06Porque aquí pues trabajamos en Kelvin y
1:13:08si quisiéramos traba- sacar la
1:13:09eficiencia de de este equipo con los
1:13:13datos que tenemos, ¿cierto? Entonces, la
1:13:14eficiencia de Carnot va a ser igual a 1
1:13:16menos la temperatura TH, que es 308,15
1:13:20dividido, perdón, TL, temperatura TL,
1:13:23308,15
1:13:25dividido TH, que sería 773.15
1:13:28Kelvin, ¿sí? Y nos daría que esa
1:13:30eficiencia de Carnot, de acuerdo a los
1:13:33límites que tenemos de temperatura de
1:13:35los fluidos que intervienen en el en el
1:13:37sistema, nos daría que esa eficiencia
1:13:40sería del 60.1%,
1:13:42¿sí?
1:13:43Lo que quiere decir es que este sería
1:13:46nuestro límite de eficiencia de de
1:13:48trabajo, ¿no? Aquí
1:13:50por encima de este no podemos no podemos
1:13:52pasar. Aquí en este nos ponen un un
1:13:55gráfico que es interesante
1:13:58que analicemos, ¿cierto? Que
1:14:01digamos que aquí nos están dando a
1:14:03entender qué efecto tendría si yo cambio
1:14:07las temperaturas eh de la fuente
1:14:10caliente, ¿cierto? Qué efecto tendría
1:14:12sobre el sistema, ¿sí? Entonces, mire
1:14:14que si tuviéramos una temperatura de
1:14:17entrada del fluido caliente o de la
1:14:19fuente caliente de 400 Kelvin, para este
1:14:22sistema la máxima eficiencia que
1:14:24alcanzaríamos con Carnot sería del 25%,
1:14:28pero si aumentamos a 600º Kelvin,
1:14:30¿cierto? Eh tendríamos o alcanzaríamos
1:14:33una eficiencia del 50%. Sin embargo, si
1:14:36aumentamos, ¿cierto? A 900 Kelvin,
1:14:39¿cierto? Pues la eficiencia que
1:14:40alcanzaríamos en el sistema sería del
1:14:4266.7, ¿sí? Entonces, aquí nos muestra el
1:14:45comportamiento, ¿cierto? De la
1:14:47eficiencia respecto a la temperatura de
1:14:50entrada eh de la fuente caliente del
1:14:52sistema, ¿listo?
1:14:54¿Preguntas hasta acá?
1:14:55Profe, una pregunta.
1:14:56Señor.
1:14:56Profe, una pregunta, es
1:14:58Señor.
1:14:58Veo que la temperatura entre más aumenta
1:15:01se aumenta la eficiencia.
1:15:02Sí.
1:15:03Si en dado caso ahí seguimos, eso es
1:15:05progresivo, profe, si lo aumentamos ya
1:15:07de 900 a 1000 grados Kelvin, la base va
1:15:10a pasar la eficiencia porque aquí noto
1:15:12que ya pasó la eficiencia de Carnot.
1:15:15Okay, listo. Entonces,
1:15:18resulta y pasa que estos comportamientos
1:15:20no son directamente proporcional, ¿sí?
1:15:23Entonces, sí, por por qué hago la
1:15:25referencia de directamente proporcional,
1:15:27porque uno pensaría que si pongo el
1:15:31doble de temperatura, entonces ya no
1:15:33iría al 66,7
1:15:34sino al 100%, ¿no? No, no va a ocurrir,
1:15:37¿sí? Sí va sí va a provocar o sí va a
1:15:39haber un aumento, ¿cierto? Sí va a haber
1:15:41un aumento en el proceso, ¿cierto? Pero
1:15:44digamos que ah ahí vemos la trayectoria
1:15:46que esa eficiencia no va a alcan si
1:15:49aumen si seguimos aumentando la
1:15:50temperatura, probablemente va a llegar
1:15:52hasta hasta el 70%, ¿sí? Como máximo,
1:15:55¿sí? Pero ¿qué implica tener una fuente
1:15:58caliente con temperaturas altas, ¿sí?
1:16:00Pues mayor costo energético, ¿cierto?
1:16:02Entonces tenemos que mirar de dónde
1:16:05viene esa fuente caliente, ¿cierto? Y y
1:16:07que nos alcance esas temperaturas tan
1:16:10altas, ¿cierto? Eh entonces ahí es donde
1:16:12nosotros mirábamos lo que vimos la la
1:16:15anterior actividad, que era eh la la
1:16:18capacidad que tenía el flui el un
1:16:22material, ¿cierto? Una biomasa o o una
1:16:25combustible, ¿cierto? Para eh
1:16:27suministrar esa energía, ¿cierto? Y si
1:16:29realmente se justifica llegar a esas
1:16:31temperaturas tan altas, ¿sí? Porque no
1:16:33es fácil llegar a esas temperaturas tan
1:16:35altas y pues eso también implica eh
1:16:38condiciones de extremas de seguridad,
1:16:40¿cierto? Eh y pues la tecnología que
1:16:43estemos utilizando. ¿Listo?
1:16:50Listo, profe, gracias.
1:16:51Bueno, señor.
1:16:52Entonces, bueno, entonces
1:16:54siguiendo aquí con con con Carnot,
1:16:56¿cierto? Eh aquí vemos ya de pronto el
1:16:59ejemplo, ¿cierto? Ya con eh ya con una
1:17:02turbina más definida, ¿cierto? Eh si
1:17:06nosotros quisiéramos ya hablamos
1:17:07nosotros mucho de la eficiencia,
1:17:09¿cierto? Pero si nosotros qui
1:17:10quisiéramos determinar cuál es el eh el
1:17:14trabajo máximo de nuestro sistema,
1:17:16¿cierto? Pues mire que necesitaríamos
1:17:19nosotros la eficiencia del sistema por
1:17:22el calor, ¿cierto? Suministrado de la
1:17:24fuente caliente, ¿cierto? Entonces esa
1:17:27eficiencia por el calor pues nos va a
1:17:28dar cuál es la eh el trabajo máximo
1:17:32generado en ese caso por la turbina,
1:17:34¿cierto?
1:17:35Y si nosotros quisiéramos también
1:17:37determinar cuál es ese calor que se
1:17:40pierde, ¿cierto? El calor liberado, el
1:17:41calor rechazado, bueno, pues sería la
1:17:44diferencia entre el calor eh
1:17:47suministrado, el calor de entrada, menos
1:17:49el trabajo, ¿cierto? El trabajo de eh
1:17:52generado, ¿sí? Miren que todo esto eh ya
1:17:55lo hemos visto, ¿sí? Va muy ligado a lo
1:17:58que nosotros vimos en la anterior
1:18:00actividad, ¿cierto? Sino que en la
1:18:02anterior actividad, pues hablábamos ya
1:18:05del sistema en específico
1:18:06turbina-generador, ¿cierto? Pero digamos
1:18:09que nosotros hablábamos de eficiencia,
1:18:11de cómo se comportaba el sistema, ¿sí?
1:18:13Aquí ya estamos hablando de la
1:18:15eficiencia relacionándola a un ciclo
1:18:17termodinámico,
1:18:19entendiendo qué es lo que está
1:18:21ocurriendo, ¿listo?
1:18:24¿Vamos bien?
1:18:28Sí, profe.
1:18:29Listo.
1:18:30Entonces, eh
1:18:32nos hacen una pregunta de que por qué
1:18:34Carnot representa un límite ideal, ¿sí?
1:18:37Entonces, eh yo les mencionaba que ese
1:18:40es nuestro límite de referencia,
1:18:42¿cierto? Y es porque Carnot pues viene
1:18:44siendo un ciclo que se le conoce un
1:18:45ciclo reversible, en el cual no se están
1:18:48considerando las fricciones ni las
1:18:50pérdidas eh por vibraciones, por sonido,
1:18:53¿cierto?
1:18:54Eh que la transferencia de calor
1:18:57existe sin diferencias finitas de
1:18:59temperatura y que y que Carnot pues nos
1:19:03generaría una eficiencia máxima del
1:19:05sistema, ¿sí? Si nosotros lo comparamos
1:19:07con una máquina real, ya sabemos que las
1:19:10máquinas reales, con lo que acabamos de
1:19:12ver nosotros, eh las entropías son eh
1:19:15perdón, las entropías generadas son
1:19:16mayores a cero, ¿cierto? O sea, que
1:19:18estamos hablando de procesos que son
1:19:20irreversibles,
1:19:22en el cual sí se están considerando
1:19:24pérdidas de calor, fricción,
1:19:26transferencia de calor infinita, eh
1:19:28finita, perdón, eh que va a existir
1:19:31mezcla de corrientes, intercambio de de
1:19:34de energía entre las corrientes y que
1:19:36normalmente las las eficiencias van a
1:19:38ser menores, ¿sí? En esos tipos de
1:19:41sistemas reales, ¿sí? Entonces,
1:19:43nuevamente la relación de eficiencia,
1:19:45para que tengamos presente, Carnot es
1:19:47nuestro ideal, ¿cierto? O sea, que las
1:19:50eficiencias reales siempre van a ser
1:19:53menores a la de Carnot, ¿listo?
1:19:56Carnot, nuestro punto de referencia,
1:19:57pero los valores reales de los equipos
1:19:59que estemos evaluando, ¿cierto? Van a
1:20:01ser menores. Bueno.
1:20:04Listo. Entonces, vamos a mirar otro
1:20:07ciclo, ¿sí?
1:20:08Eh lo que se conoce como el ciclo Otto,
1:20:12¿sí?
1:20:13Entonces, este ciclo Otto ya es
1:20:15específico de pronto para hm para un
1:20:19tipo de dispositivo. En este caso, pues
1:20:21si ustedes lo ven ahí, estamos hablando
1:20:23de los motores, ¿sí? Entonces, eh de
1:20:26cómo funciona o cómo se aplica el el
1:20:28ciclo de de Otto en en los motores, ¿sí?
1:20:31Entonces, si se dan cuenta, esto es como
1:20:33si fuera eh si eh si lo ven presente, es
1:20:35como si fuera un pistón, ¿cierto?
1:20:37Entonces, yo les voy a mostrar una
1:20:39simulación que hice
1:20:41eh que esto probablemente salga después
1:20:44eh después de eso.
1:20:47Acá.
1:20:48¿Sí? Esta simulación la hice
1:20:51entonces, para entender lo que está
1:20:54pasando dentro del sistema, ¿listo?
1:20:55Entonces, eh vamos a vamos a ponerlo a
1:20:58que reset, listo. Entonces, miren que
1:21:02aquí ya hay varios diagramas implícitos.
1:21:04Aquí agregué o hice para este ciclo Otto
1:21:08eh el diagrama presión volumen y el
1:21:10diagrama eh temperatura entropía, TS,
1:21:14¿listo? Entonces, estamos en este
1:21:16momento en lo que es el el punto uno, en
1:21:20el estado uno, ¿cierto? Eh cómo está
1:21:22nuestro pistón, miren que nuestro pistón
1:21:24está aquí en la parte eh inferior, ¿no?
1:21:27Entonces, nos dice, vamos inicialmente a
1:21:29pasar desde el punto desde el estado uno
1:21:32hasta el estado dos. Entonces, cuando
1:21:34pasamos desde el del es del punto del
1:21:36estado uno al al estado dos, nos damos
1:21:38cuenta que el volumen va a disminuir,
1:21:40¿cierto? El volumen está disminuyendo,
1:21:42¿cierto? ¿Y qué le va a pasar a la
1:21:44presión? Pues va a aumentar desde uno
1:21:46hasta dos, ¿sí? Si nosotros miramos ese
1:21:48mismo sistema ese mismo comportamiento
1:21:50del estado uno al estado dos en un
1:21:52diagrama de temperatura entropía, nos
1:21:55vamos a dar cuenta que la entropía
1:21:57mantiene constante, ¿no? Lo que está
1:21:59aumentando es la temperatura, ¿sí?
1:22:02Ese tipo de proceso del estado uno al
1:22:04estado dos se le conoce como compresión
1:22:09compresión
1:22:10isotérmica, ¿cierto? Entonces, eh
1:22:13compresión isotérmica porque eh estamos
1:22:16aumentando la temperatura, ¿cierto? Y
1:22:18las entropías se mantienen constantes,
1:22:21¿cierto? Y los volúmenes disminuyen,
1:22:24¿listo? Entonces,
1:22:25miremos acá. Vamos a a poner vamos a
1:22:28bajarle la velocidad
1:22:29y vamos a darle play.
1:22:31A ver también cómo se comporta el
1:22:32pistón, ¿cierto? Porque todo esto va
1:22:34ligado con el pistón, ¿listo? Entonces,
1:22:36pasamos desde uno hasta dos.
1:22:39Entonces, llegamos aquí eh espérense,
1:22:41vamos a regresar nuevamente aquí desde
1:22:43uno hasta dos.
1:22:47Listo.
1:22:48Entonces, como este es un pistón,
1:22:50¿cierto? Entonces, así como subió el
1:22:52émbolo, ¿cierto? Pues ese émbolo eh pues
1:22:55tiene que volver a bajar, ¿no? Entonces,
1:22:58ahí es donde pues va a necesitar,
1:23:00digamos, de una fuente externa, ¿cierto?
1:23:02Para poder ejercer y que el pistón
1:23:04vuelva a su estado normal, ¿cierto?
1:23:06Entonces, vamos a mirar qué pasa durante
1:23:09el punto dos y tres, ¿sí? Punto dos y
1:23:12tres. Nuevamente,
1:23:15punto dos y tres, vean el gráfico del
1:23:17pistón, lado izquierdo,
1:23:19¿cierto? Mire que se genera hay un calor
1:23:21de entrada, ¿cierto? Se está generando
1:23:24una chispa, ¿sí? Que en un motor real
1:23:27esa chispa la genera ¿qué la genera en
1:23:29un motor real esa chispa? ¿Quién me
1:23:31dice?
1:23:32La bujía.
1:23:33La bujía.
1:23:34Exacto. La bujía genera esa chispa,
1:23:37¿cierto? Y lo que hace es que el
1:23:38combustible que esté dentro del pistón,
1:23:41pues genere o provoque una explosión,
1:23:43¿sí? ¿Y qué va a pasar si nosotros
1:23:45miramos del estado dos al estado tres,
1:23:47la presión en ese mismo en ese mismo
1:23:50estado está aumentando, ¿sí? Está
1:23:52aumentando. ¿Qué pasa con la entropía?
1:23:55Mire que la entropía comienza ahí y se
1:23:56dispara, ¿sí? Comienza y aumenta, ¿sí?
1:23:59¿Por qué? Porque como ya eh ese desorden
1:24:02molecular que hay ahí de la digamos
1:24:04hablemos de la gasolina, ¿cierto? Esas
1:24:06moléculas se genera una combustión,
1:24:08¿cierto? Y pues lo que va a provocar es
1:24:10que se genere gases como el monóxido o
1:24:13el dióxido de carbono, ¿cierto? Y esos
1:24:15gases comienzan a a ejercer una presión
1:24:18y y como les decía yo anteriormente que
1:24:21cuando tenemos nosotros los gases esa
1:24:23dispersión va a ser eh va a ser más
1:24:26alta, ¿sí? Y y el desorden de esas
1:24:28moléculas pues hace que la entropía,
1:24:31¿cierto? Pues también aumente dentro del
1:24:33sistema, ¿sí? Y por eso es que el
1:24:35volumen sigue siendo el mismo, mire que
1:24:37aquí en este aumenta la presión, el
1:24:39volumen es lo mismo, pero eh si vemos el
1:24:42diagrama TS, tanto la temperatura
1:24:44aumenta porque hubo una combustión,
1:24:46¿cierto? Y la entropía también aumentó,
1:24:48¿listo?
1:24:50Entonces a eso se le llama acá el
1:24:51volumen mantiene constante, ¿cierto?
1:24:53Pero se le añade energía en forma de
1:24:55calor, ¿cierto? Que es la chispa de la
1:24:57bujía. Miremos a ver qué pasa ahora del
1:25:00estado dos al tres, ¿cierto? Entonces
1:25:02vemos que nuevamente el pistón regresa,
1:25:05¿cierto? A su estado inicial, ¿cierto?
1:25:07Sin embargo, ¿qué va pasando en ese
1:25:09regreso? Entonces si vemos el diagrama
1:25:11PV, eh la presión comienza a disminuir,
1:25:15¿cierto? Y el volumen, ¿cierto? Pues
1:25:17también va a comenzar a aumentar,
1:25:18¿cierto? Ocupa se está moviendo el
1:25:20pistón, ¿sí? ¿Qué pasa de pronto con el
1:25:23diagrama TS? Vemos que como tenemos el
1:25:27mismo los mismos gases, ¿cierto?
1:25:29Entonces eh la entropía se va a mantener
1:25:31constante, ¿cierto? Va a ser constante,
1:25:34pero la temperatura comienza a
1:25:36disminuir, se está enfriando el sistema,
1:25:38¿sí? Entonces a eso se le conoce como
1:25:40una expansión y isentrópica, ¿cierto? Y
1:25:43que eh lo que está ocurriendo es que el
1:25:45pistón baja, ¿cierto? Disminuye, lo que
1:25:48hace es enfriar nuevamente el sistema,
1:25:51¿cierto? Por eso la temperatura comienza
1:25:53a disminuir, ¿sí?
1:25:54Y finalmente
1:25:56pasamos de cuatro a uno,
1:25:58¿cierto? De cuatro a uno. Y en el cuatro
1:26:01a uno es cuando ya el calor dentro del
1:26:03sistema comienza a liberarse, ¿cierto?
1:26:05Entonces, la temperatura disminuye más,
1:26:08¿cierto? Disminuye, sigue disminuyendo
1:26:10la temperatura, ¿cierto? ¿Y qué pasa con
1:26:12la entropía? También vuelve a disminuir,
1:26:14¿cierto? Porque esas esos vapores o ese
1:26:17monóxido, ese dióxido de carbono y el
1:26:18que se produce por la explosión de la o
1:26:20la combustión o la explosión de la
1:26:22gasolina, pues ya se libera, ¿cierto? Se
1:26:24libera y lo que hace es que el sistema
1:26:26vuelve a su posición a su estado
1:26:28inicial, ¿cierto? A su estado
1:26:31¿Sí? Entonces, acá dice que el volumen
1:26:33es constante, ¿cierto? Y se está
1:26:35liberando calor del sistema, ¿sí?
1:26:38¿Preguntas hasta acá? ¿Entendimos este
1:26:41eh este ciclo Otto gráficamente?
1:26:52El pistón es el mismo.
1:26:54Listo. Le le voy a pasar
1:26:57les voy a pasar este
1:26:59se los voy a pasar para que lo tengan
1:27:01ustedes ahí
1:27:03este archivito, a ver si me deja subir
1:27:04este archivo.
1:27:08Ah, sí, sí me bajó subiendo el archivo.
1:27:18Listo, va que ustedes jueguen en la
1:27:20icona simulación, ahí ahí está eh
1:27:22calculado para valores exactos. Eso lo
1:27:25lo reproduce cualquier navegador,
1:27:27¿listo?
1:27:29Bueno, entonces, seguimos acá.
1:27:32Bueno, entonces, ya hablamos de todo
1:27:33esto, cómo funciona, admisión,
1:27:35compresión, combustión y escape,
1:27:37¿cierto? Ya hablamos de todo esto. Vamos
1:27:39a mirar un poco lo de las parte de las
1:27:41fórmulas, ¿listo? Entonces,
1:27:44resulta que pasa que este ciclo Otto,
1:27:45¿cierto? Eh pues eh este ciclo Otto mmm,
1:27:50también es ideal, pero está compuesto,
1:27:52como les decía, en cuatro momentos,
1:27:54¿cierto? Eh, de esos cuatro momentos,
1:27:57que en el proceso uno a dos, nos dimos
1:28:00cuenta que hay un proceso de compresión,
1:28:03eh, isentrópico, ¿cierto? Donde se
1:28:05comprime el gas adiabáticamente, sin
1:28:07intercambio de calor, ¿sí? Y que si
1:28:10nosotros quisiéramos determinar la
1:28:13temperatura en el punto número dos,
1:28:15¿cierto? Entonces, la temperatura dos va
1:28:17a ser igual a la temperatura uno por R
1:28:20por K menos uno, ¿sí? Entonces, aquí me
1:28:22preguntan, bueno, profe, ¿qué es R y qué
1:28:24es K, no? Entonces, R va a ser la
1:28:26relación de compresión, ¿cierto? Que el
1:28:28sistema eh no los no lo va a dar,
1:28:30¿cierto? Y K va a ser el coeficiente
1:28:33adiabático, ¿cierto? Que el sistema
1:28:35también nos lo proporciona, ¿sí?
1:28:37Entonces, es la forma para determinar
1:28:39nosotros la temperatura dos en en el
1:28:42estado de uno a dos. Si nosotros
1:28:44quisiéramos determinar la presión dos en
1:28:46ese sistema, ¿cierto? Pues, también está
1:28:48ligada que la presión uno por R a la K,
1:28:52¿listo?
1:28:53Ahora, miremos en el proceso de dos a
1:28:55tres, ¿no? Donde el volumen es
1:28:57constante, ¿cierto? El volumen es
1:28:59constante, no cambia el volumen, pero
1:29:01pero aquí se le suministra el calor al
1:29:04gas, ¿cierto? Es cuando pasa lo de la
1:29:07chispa, ¿sí? Entonces, si nosotros
1:29:09queremos determinar ese calor de
1:29:10entrada, o sea, que cuál es fue la
1:29:12energía que suministró la bujía o la
1:29:14chispa proveniente de la bujía, ¿cierto?
1:29:16Por su su calor específico por la
1:29:18temperatura tres menos temperatura dos,
1:29:21o sea, temperatura del estado dos menos
1:29:23la temperatura, perdón, temperatura del
1:29:24estado tres menos la temperatura del
1:29:26estado dos. Acuérdense que siempre uno
1:29:29evalúa es temperatura más alta menos
1:29:31temperatura más baja, ¿listo? O igual,
1:29:34eh, acuérdense que eh lo que yo les
1:29:36decía en la anterior actividad, ¿no? Es
1:29:38importante entender el significado de
1:29:41los signos, ¿no? Cuando cuando tenemos
1:29:43un calor positivo, cuando tenemos un
1:29:45calor negativo, ¿cierto? Entonces, como
1:29:47es un calor de entrada, entonces,
1:29:48probablemente si dejamos temperaturas eh
1:29:51inversas, temperatura dos menos
1:29:52temperatura tres, nos da un calor
1:29:54negativo, ¿sí? Es porque le estamos
1:29:56suministrando energía al sistema,
1:29:58¿listo?
1:30:00Pero está liberando eh está liberando,
1:30:02¿sí?
1:30:03Entonces, bueno, entonces eh tenemos
1:30:06ahora la el proceso de tres a cuatro,
1:30:09que es un eh isen- isentrópico espacio
1:30:11de un isentrópico, ¿cierto? Que el gas
1:30:14se expande adiabáticamente realizando un
1:30:15trabajo. Si queremos determinar la
1:30:18temperatura en ese estado cuatro,
1:30:20¿cierto? Pues va a ser igual a la
1:30:21temperatura tres sobre eh la relación de
1:30:24compresión, que es R, ¿cierto? Elevado
1:30:27al coeficiente adiabático menos uno,
1:30:30¿sí? Y si quisiéramos determinar la
1:30:32presión cuatro en ese en ese estado,
1:30:34¿cierto? Pues sería la presión tres
1:30:36sobre eh la relación de compresión
1:30:39elevado al coeficiente adiabático, ¿sí?
1:30:42Igual, si nosotros quisiéramos analizar
1:30:44lo que está sucediendo en el en el eh en
1:30:47el estado cuatro al estado uno, ¿cierto?
1:30:49El volumen es constante, donde se libera
1:30:51el calor al medio, ¿cierto? Regresando
1:30:53el gas a su estado inicial. Tenemos un
1:30:55calor de sal- de de salida que va a ser
1:30:58igual al C sub V por la temperatura
1:31:01cuatro menos el temperatura uno, ¿sí? A
1:31:03esta esta trayectoria que les estoy
1:31:04mostrando aquí es lo que se le conoce
1:31:06como ciclo termodinámico, ¿sí?
1:31:08Y que si nosotros quisiéramos determinar
1:31:11eh como tal la eficiencia de del motor,
1:31:14la eficiencia de Otto, ¿cierto? Ella va
1:31:16a estar ligada a que a uno menos uno
1:31:19sobre el coe- el la relación de
1:31:21compresión elevado al coeficiente
1:31:23adiabático menos uno, ¿sí? Esta es la la
1:31:26digamos que la la ecuación que nos
1:31:28permite a nosotros determinar la
1:31:31eficiencia de Otto.
1:31:32Y finalmente, ¿cierto? Si nosotros
1:31:34quisiéramos determinar el trabajo hm de
1:31:38del motor, el trabajo neto del sistema,
1:31:40pues lo podríamos evaluar eh teniendo
1:31:43presente que tenemos un calor de entrada
1:31:45menos un calor de salida, ¿sí? Entonces,
1:31:48importante eh el ciclo Otto se compone
1:31:51de dos proces- de dos procesos
1:31:52isentrópicos, del uno al dos y el tres
1:31:55al cuatro, y de dos procesos a volumen
1:31:57constante, que es del estado dos al
1:32:00estado tres y el estado cuatro al estado
1:32:01uno, ¿sí? Y la eficiencia, ojo pues, va
1:32:05a depender de la relación de compresión,
1:32:07¿cierto? De R, y el coeficiente
1:32:09adiabático del sistema, ¿sí? Que eh es
1:32:12es ese tipo, digamos, de de de valores o
1:32:14de parámetros, ¿sí? Los va a definir el
1:32:17diseño del motor, ¿cierto? El tipo de
1:32:20motor y los materiales eh eh que digamos
1:32:23que que que de de combustible también,
1:32:26¿cierto? Eh del sistema, ¿sí?
1:32:29Lo definen.
1:32:30Eh bueno, entonces aquí como tal,
1:32:34¿cierto? Pues eh si nosotros que
1:32:36quisiéramos mirar la relación de
1:32:37compresión y las temperaturas del ciclo,
1:32:39¿cierto? Mire que nosotros también
1:32:42podemos determinar ese cociente eh de
1:32:44volumen del de de del proceso, ¿cierto?
1:32:47Indicando o si conocemos nosotros los
1:32:49volúmenes del cilindro, ¿cierto? Eh
1:32:52teniendo en cuen- presente cuándo
1:32:53tenemos un volumen máximo, ¿cierto?
1:32:55Cuánto eh de pronto el émbolo eh del del
1:32:59cilindro está abajo, ¿cierto? Y cuando
1:33:00tenemos un un volumen mínimo, cuando el
1:33:03émbolo del cilindro está eh en la parte
1:33:05superior, se comentó, ¿sí? Nosotros
1:33:08podemos determinar este este R, ¿cierto?
1:33:10Que que es el que llamamos nosotros la
1:33:13relación eh la relación de compresión
1:33:16del sistema, ¿sí? V V1 sobre volumen
1:33:18dos, ¿sí? Si conociéramos de pronto los
1:33:21volúmenes de los cilindros, ¿sí?
1:33:24Ya de pronto para el cálculo de las
1:33:26temperaturas, pues ya hablamos de esta
1:33:28de temperatura dos, cómo lo nosotros lo
1:33:30llamamos, ¿cierto? Eh de pronto si
1:33:32conocemos información adicional en el
1:33:35sistema, si digamos si el mismo sistema
1:33:37a mí me da, oiga, no, eh no me da eh
1:33:41valores, sino que de una vez yo he allá
1:33:43he determinado los calores de entrada,
1:33:45¿cierto? O las capacidades caloríficas,
1:33:48¿cierto? Pues yo puedo hallar también
1:33:49las tem- las temperatura tres, ¿sí? Me
1:33:51dice que la temperatura tres es igual a
1:33:53temperatura dos, le voy a sumar el calor
1:33:55de entrada sobre el la capacidad
1:33:58calorífica, en este caso, esta capacidad
1:34:00calorífica pues va a depender
1:34:01principalmente del combustible que se
1:34:03está utilizando, ¿sí?
1:34:05Y ya eh si quisiéramos hallar una
1:34:07temperatura final de expansión, esta
1:34:09pues ya la vimos, ¿cierto? Eh que es
1:34:11temperatura cuatro sobre temperatura
1:34:12tres eh es igual a temperatura tres
1:34:15sobre el el el coeficiente o la relación
1:34:18de de volumen menos el coeficiente
1:34:20adiabático menos uno, ¿sí?
1:34:23Termina aquí. Eh de pronto nos nos
1:34:26muestran algunos resultados ya, ¿cierto?
1:34:28Del sistema, ¿sí? Eh miremos este, aquí
1:34:32no tengo ejemplo, espérate si no tengo
1:34:34ejemplo.
1:34:35Sí, aquí. Miremos este, este acá.
1:34:39Miremos este este ejemplo, ¿cierto?
1:34:42De teniendo en cuenta los los los qué eh
1:34:46teniendo en cuenta algo aplicando,
1:34:48¿cierto? El ciclo Otto, ¿cierto? En un
1:34:50sistema específico, sí, nos dicen acá.
1:34:54Un motor de encendido por chispa que
1:34:56utiliza biogás, mire que aquí ya nos
1:34:57definen el tipo de combustible, en un
1:35:00centro de procesamiento agrícola se
1:35:02analiza con un ciclo Otto ideal.
1:35:05Determine las temperaturas dos, tres y
1:35:08cuatro, el calor rechazado del sistema,
1:35:12el trabajo neto, la eficiencia térmica,
1:35:15¿cierto? De Otto, en este caso, y la
1:35:17potencia eh digamos que generada por el
1:35:21motor, ¿sí?
1:35:22Entonces miren que aquí ya nos dan una
1:35:24estructura de solución, ¿cierto?
1:35:26Entonces eh nos dicen, miren, usted ya
1:35:29tiene la información, le están pidiendo,
1:35:31¿cierto? Los datos de entrada
1:35:33del ciclo Otto, nos dice que tenemos una
1:35:35temperatura uno de 300 Kelvin, ¿cierto?
1:35:39Nos dice que la chispa generada eh eh
1:35:42digamos que por la bujía eh es de 700 kJ
1:35:46sobre kg, nos dice que la relación de en
1:35:49de los volúmenes es de 7.5
1:35:52y que el coeficiente adiabático es de
1:35:541.4, ¿cierto? Nos dan el C sub V en este
1:35:57caso del biogás de 0.718 kJ sobre kg por
1:36:01Kelvin
1:36:02y nos dan el flujo másico, digamos que
1:36:05que ingresa, que es de 0.18 kg por
1:36:08segundo.
1:36:10Primer paso, pues como nos dan una
1:36:12temperatura 1, ¿cierto?, con la que
1:36:14arranca eh el sistema, con la que
1:36:16arranca el motor, ¿cierto?, y podemos
1:36:19determinar la temperatura 2, ¿cierto?,
1:36:21temperatura final de compresión,
1:36:23¿cierto? Entonces, solamente lo que
1:36:25hacemos es poner la temperatura 1, que
1:36:27es 300 Kelvin, importante aquí todo lo
1:36:29trabajamos en Kelvin por R, que es el
1:36:32coeficiente eh la relación entre los
1:36:35volúmenes, 7.5, ¿sí?
1:36:37Eh elevado a la ¿a la qué? A la K, que
1:36:40sería 1.4 - 1, ¿cierto? Por eso acá 0.4.
1:36:43Encontramos la temperatura 2 del sistema
1:36:46y así sucesivamente, ¿no? Vamos a
1:36:48encontrar la temperatura 3, ¿cierto? Y
1:36:50que la temperatura 3 necesitamos el
1:36:53calor generado por la chispa, por el C
1:36:55sub V, ¿cierto? Y al final finalmente
1:36:57encontramos la temperatura 4. Entonces,
1:36:59miren que no nos podemos saltar eh a
1:37:01encontrar temperaturas eh de otros
1:37:04estados sin haber conocido previamente,
1:37:06¿no? Porque como estamos hablando de un
1:37:08ciclo, pasamos de 1 a 2, de 2 a 3, de 3
1:37:12a 4 y finalmente de 4 a 1, ¿sí?
1:37:15Como para que lo tengan en cuenta al
1:37:17momento de determinar o encontrar las
1:37:19temperaturas del sistema, ¿sí?
1:37:21Y ya digamos que aquí estamos
1:37:23determinando el calor rechazado, o sea,
1:37:25el calor que que es que se pierde y ese
1:37:28ese calor rechazado es que se libera
1:37:30después de la combustión, ¿cierto?
1:37:32Cuando ya está cuando estamos en en
1:37:35evaluando el estado 4, el estado 1,
1:37:37¿cierto? Entonces, el calor de de
1:37:39rechazo va a ser el C sub V de de
1:37:41combustible, ¿cierto? Temperatura 4
1:37:44menos temperatura 1, ¿sí?
1:37:46Y el trabajo neto, ¿cierto?, pues es lo
1:37:47que ya habíamos trabajado, que sería el
1:37:50trabajo neto sería comparar, ¿cierto?, o
1:37:52la diferencia entre el calor de entrada,
1:37:54que en este caso sería 700 kJ por
1:37:57kilogramo menos el calor de eh salida,
1:38:00que sería que nos daría aquí 313.5
1:38:03kilojulios sobre kilogramo, ¿sí?
1:38:05Y finalmente la eficiencia de Otto, mire
1:38:07que la eficiencia de Otto sí la
1:38:09podríamos determinar sin necesidad de
1:38:11encontrar estas temperaturas, ¿cierto?
1:38:13Porque lo único que nos pide a nosotros
1:38:15es tener presente la relación entre los
1:38:18volúmenes y la relación y y el
1:38:20coeficiente de allá de abajo, eh,
1:38:23coeficiente adiabático del sistema,
1:38:24¿cierto? Podríamos determinarlo sin
1:38:26conocer las temperaturas previas, ¿no?
1:38:29Pero pero eh ya si quisiéramos
1:38:32determinar la potencia del sistema,
1:38:34¿cierto? Eh digamos que aquí ya nos la
1:38:37está evaluando dependiendo del flujo
1:38:39másico que le estemos suministrando, o
1:38:41sea, la cantidad de biogás que se le
1:38:43suministra, ¿no? O sea, que si
1:38:44suministramos 0.18 kilogramos por
1:38:47segundo de combustible y lo
1:38:49multiplicamos por su trabajo neto,
1:38:51¿cierto? Pues encontramos cuál es el
1:38:53trabajo o la potencia que nos está
1:38:54ejerciendo en este caso este motor,
1:38:57¿cierto? Este motor que funciona eh con
1:39:00biogás, ¿sí?
1:39:02Preguntas hasta acá.
1:39:07Vamos bien, se ve fácil, ¿no?
1:39:10Ya, profe.
1:39:11Se ve trabajable, ¿no?
1:39:14Aló.
1:39:15Sí, aló.
1:39:16Señor.
1:39:18Eh
1:39:21Una una consulta, profe, el archivo que
1:39:22usted acaba de compartir y se se le
1:39:25puede hacer cambio en el texto de de los
1:39:27valores.
1:39:28Eh no, y ya está predefinidos para
1:39:32para una simulación en específico, ¿sí?
1:39:35Está definido para una simulación en
1:39:37específico.
1:39:42Para una simulación en específico está
1:39:43definido.
1:39:46O sea, con una Ella está definido con
1:39:48unas condiciones iniciales, ¿sí?
1:39:52O sea, hay hay digamos unas condiciones
1:39:54iniciales con de R, de K y de
1:39:57temperatura inicial, ¿sí?
1:39:59Ya está definido.
1:40:02¿Listo? Pero digamos que ustedes se
1:40:04pueden guiar como para entender el ciclo
1:40:06Otto con el con el qué, con el eh con el
1:40:09archivo que les compartí, ¿sí? Digamos
1:40:11que él solamente le permite a usted
1:40:13cambiar, no, es él solamente le permite
1:40:16eh la de la velocidad, ¿sí? Graduar lo
1:40:19de la velocidad, resetear, pero no le
1:40:20permite cambiar. Pero se podría hacer
1:40:24se podría hacer la simulación o dejarlo
1:40:27abierto para ingresar los datos de cómo
1:40:29se comporta con ese sistema, ¿sí?
1:40:31Mire que ahí están el poder de la IA,
1:40:33¿sí?
1:40:34Nosotros podemos mirar eh con esa
1:40:37simulación que les envié, ¿cierto? Usted
1:40:38lo puede dejar abierto para que usted le
1:40:40pueda ingresar los datos. Es el mismo
1:40:42modelo, ¿sí? Es el mismo modelo, pero
1:40:44pues para que usted le dé eh le deje
1:40:47generar datos de entrada.
1:40:50¿Listo?
1:40:51Sería interesante incluso hasta hasta
1:40:53incluirlo en una actividad.
1:40:56Bueno, entonces
1:40:58miremos ahora eh eh los otros el último
1:41:01punto, ¿cierto? El resto de ciclos, que
1:41:03son eh los el ciclo Rankine, Brayton y
1:41:07Stirling, ¿sí?
1:41:08Entonces
1:41:09eh como como tal, digamos que estos
1:41:13ciclos a mí me permiten determinar o
1:41:14encontrar eficiencias del sistema, ¿sí?
1:41:17De pronto ya requieren eh
1:41:20hm de pronto más equipos, ¿cierto? Sobre
1:41:24todo, miren, el de Rankine, ¿cierto? Eh
1:41:26nos especifica aquí que eh lo podemos
1:41:28utilizar para plantas de vapor, ¿cierto?
1:41:31Entonces, como ya tenemos varios equipos
1:41:33involucrados, ya tenemos bombas,
1:41:35calderas, turbinas y condensadores,
1:41:37¿cierto? Entonces, es este tipo de
1:41:40proceso hm que digamos que ya es un
1:41:42conjunto, ya es la operación de una
1:41:44planta como tal, ¿sí?
1:41:45Eh los de Brayton, eh los de Otto y
1:41:48perdón, los de Otto y de y de Carnot,
1:41:50¿cierto? Pues digamos sobre todo el de
1:41:52Otto evaluamos un solo dispositivo, en
1:41:54ese caso un motor, ¿sí? Pero el de
1:41:56Rankine, ¿cierto? Ya podríamos evaluar
1:41:58nosotros varios dispositivos, ¿sí?
1:42:02Varios dispositivos del sistema,
1:42:03¿cierto? Y podríamos encontrar cuál
1:42:05sería la eficiencia. Aquí puede ser que
1:42:08las eficiencias sean más bajas, ¿cierto?
1:42:10Porque vamos a tener más más
1:42:12dispositivos, ¿sí? Eh, aquí nos hacen
1:42:14una pregunta, ¿por qué existen
1:42:16diferentes ciclos termodinámicos,
1:42:18cierto? Entonces, eh nos responden que
1:42:20porque aunque todos convierten el calor
1:42:22en trabajo útil, se adaptan a diferentes
1:42:24fuentes de energía, rangos de
1:42:26temperatura, fluidos de trabajo y
1:42:29aplicaciones, ¿sí? Entonces, por eso es
1:42:31que no todos los ciclos se pueden
1:42:32evaluar con eh en en todos los sistemas,
1:42:35sino que va a depender de los
1:42:37dispositivos que estos tengan, ¿listo?
1:42:39Entonces, tenemos también el ciclo
1:42:41Brayton, ¿cierto? Que mire que la
1:42:43estructura de funcionamiento es una
1:42:44turbina a gas que consiste en un
1:42:47compresor, ¿cierto? En el estado 1 a 2
1:42:49tenemos un compresor. Eh en el estado de
1:42:522 a 3 tenemos una cámara de combustión.
1:42:55En el estado de 3 a 4 tenemos una
1:42:57turbina, ¿cierto? Y en el estado de 4 a
1:43:001 tenemos un calor de rechazo, ¿sí? Y si
1:43:03quisiéramos evaluar lo que es la
1:43:04eficiencia, ¿cierto? Pues sería eh el
1:43:07trabajo de la turbina, ¿cierto? Es WT -
1:43:10WC, que es el trabajo del compresor,
1:43:12sobre el calor suministrado, ¿cierto? La
1:43:15energía que se le suministra al sistema,
1:43:17calor de entrada.
1:43:18Eh el ciclo Stirling, ¿cierto? Pues aquí
1:43:22miremos que el funcionamiento, pues
1:43:24necesitamos de un compresor, compresión
1:43:26isotérmico, del estado 1 al estado 2, eh
1:43:30se le adiciona calor, transfiere
1:43:32energía, del estado 2 al estado 3.
1:43:35Tenemos un proceso de expansión
1:43:36isotérmica desde el estado 3 al estado 4
1:43:39y tenemos el el calor rechazado de 4 a
1:43:421, ¿sí? Ah, ¿qué qué puede cambiar,
1:43:44digamos, si hacemos una comparación de
1:43:46los tres ciclos, ¿cierto? Entonces, eh
1:43:49la forma de cómo se comporta eh la
1:43:52entropía en cada uno de los de los de
1:43:54los ciclos, ¿cierto? Eh sobre todo
1:43:56porque sabemos que las entropías cambian
1:43:59cuando estamos hablando de combustiones,
1:44:02de quemas, eh de cambios de fases, eh de
1:44:05las de las de los combustibles, ¿cierto?
1:44:08Las entropías comienzan y se disparan,
1:44:10Pero si de pronto eh no existieran
1:44:12quemas ni ni ni esas, ¿cierto? Pues
1:44:15probablemente eh
1:44:17las entropías serían eh pues bajas, ¿sí?
1:44:20Leves, no no en cambio moderadas.
1:44:23Si nosotros quisiéramos hallar la
1:44:24eficiencia del el ciclo Stirling,
1:44:25¿cierto? Diríamos que uno sobre la
1:44:27temperatura eh de la fuente fría sobre
1:44:31la temperatura de la fuente caliente,
1:44:32¿cierto? Entonces, este tipo de procesos
1:44:35funciona eh que en este caso el de
1:44:37Stirling con para sistemas de
1:44:39refrigeración, ¿cierto? Eh con el fin de
1:44:41liberar el calor en este caso de los
1:44:43motores, ¿sí?
1:44:44Si nosotros hacemos la comparación entre
1:44:46los ciclos, ¿cierto? Entonces, una de
1:44:48las características principales, ¿no?
1:44:49Entonces, si hablamos del ciclo Rankine,
1:44:52normalmente el fluido de trabajo viene
1:44:53siendo agua y vapor, ¿cierto? Mientras
1:44:55que en el Brayton eh trabajamos con aire
1:44:58o gases de combustión, ¿sí?
1:45:00Y en el de Stirling, gas confinado, ¿sí?
1:45:04Hablamos de helio, de aire, de
1:45:06hidrógeno, ¿cierto? Entonces, mire que
1:45:08el ciclo va a cambiar de acuerdo
1:45:12al combustible, ¿sí? Fuentes de calor,
1:45:14en el Rankine podemos utilizar calderas
1:45:16eh donde tengamos como combustible
1:45:18principal la biomasa, eh la energía
1:45:20solar, la geotérmica, ¿cierto? En
1:45:22Brayton podemos utilizar el gas natural,
1:45:25el biogás, ¿cierto? Y en el Stirling eh
1:45:28podemos utilizar energía externa, en
1:45:30este caso la solar, la biomasa y el
1:45:32calor residual, o sea, el calor residual
1:45:34viene siendo lo que podemos aprovechar
1:45:36de otras operaciones, ¿sí?
1:45:38Y los cambios de fase, entonces, en
1:45:40Rankine sí van a existir los cambios de
1:45:42fase porque vamos a pasar de líquido a
1:45:44vapor, ya sea si estamos hablando con
1:45:46calderas, ¿no?
1:45:47En Brayton no hay cambio de fase, en
1:45:50Stirling no hay cambio de fase, ¿cierto?
1:45:52Rangos de temperatura, en Rankine eh nos
1:45:55nos sugieren que los rangos de
1:45:56temperatura sean entre eh 373 a 800 K,
1:46:01mientras que en Brayton ya tenemos
1:46:03temperaturas más altas entre 800 a 1,700
1:46:06K,
1:46:07¿cierto? Y en Stirling tenemos
1:46:09temperaturas medias, ¿cierto? Entonces,
1:46:11entre 300 a 1,000 K, ¿sí? Y ¿cuáles son
1:46:14sus aplicaciones, no? Entonces, eh
1:46:16Rankine en plantas de vapor, donde
1:46:18tengamos biomasa y parques eh solares,
1:46:21¿cierto? En Brayton, turbinas de gas y
1:46:23generación híbrido, ¿sí? Y en Stirling,
1:46:26generación modular, ya sea solar o micro
1:46:29red, ¿sí? Entonces, realmente este tipo
1:46:31de ciclo, pues, son alternativas
1:46:32complementarias, ¿sí? Con el fin eh
1:46:35dependiendo eh lo que queramos producir
1:46:38o generar de energía, ¿cierto? Y
1:46:39dependiendo de la fuente de calor y las
1:46:41condiciones de operación del sistema,
1:46:43¿sí?
1:46:44Miremos, de pronto, un como para ir
1:46:47terminando, ¿cierto? Un poco en detalle,
1:46:49lo que, en este caso, el ciclo Rankine,
1:46:52¿cierto? Entonces, miremos cuál es su
1:46:54operación. Entonces, inicialmente
1:46:56tenemos eh una bomba, ¿cierto? Entonces,
1:46:58en la bomba eh miremos por colores,
1:47:01entonces, color azul, pues, quiere decir
1:47:02una corriente fría, entonces, con de uno
1:47:04a dos, vamos pasamos a un condensador,
1:47:06¿cierto? Entonces, probablemente aquí la
1:47:08temperatura no vaya a cambiar, ah, no,
1:47:10aquí miramos que la temperatura aumenta,
1:47:12¿cierto? De uno a dos, pero digamos que
1:47:14el el el
1:47:15sigue siendo se categoriza como fría,
1:47:17¿sí? Eh entra el condensador eh uno a
1:47:20dos, perdón, uno a dos, uno a dos. Desde
1:47:22desde la bomba a la caldera, perdón,
1:47:24entonces, por ahí sí, la tempera la
1:47:26corriente es roja, ¿cierto? La
1:47:27temperatura aumenta, ¿sí? Entonces, acá
1:47:30hay un primer precalentamiento y ese
1:47:32precalentamiento se da al mismo equipo,
1:47:34la bomba de funcionamiento. Entonces,
1:47:35ingresa a la caldera, aquí, pues, donde
1:47:37ocurre como el Rankine, ocurre el cambio
1:47:39de fase, va el agua eh cambia a a vapor,
1:47:43¿cierto?
1:47:44Hay un cambio de fase, pasamos de dos a
1:47:46tres, entonces, en ese cambio de fase eh
1:47:48cuando entra la temperatura se mantiene
1:47:50constante, ¿cierto? Sin embargo, eh la
1:47:53intro como ya que hay cambio de fase,
1:47:55entonces, por eso es que eh pasamos de
1:47:57líquido a vapor, por eso es que la
1:47:58entropía aumenta, ¿no? Porque acuérdese
1:48:00que la entropía tiene que ver mucho con
1:48:02los vapores, ¿sí? Eh ahora vamos de del
1:48:05del estado tres al estado cuatro, ese
1:48:07vapor o ese es ese calor que que que
1:48:10digamos que que mmm ese calor agregado
1:48:14que que sale de la caldera, ¿cierto? Ese
1:48:16ese ese esa corriente rica en calor
1:48:19entra la turbina y es la la que es capaz
1:48:22de mover esa turbina, ¿cierto? Y generar
1:48:24energía en forma de trabajo, por eso
1:48:26aquí tenemos el generador, ¿cierto? El
1:48:28eje, pues, eh y sale la turbina,
1:48:30¿cierto? Con una corriente más fría,
1:48:32¿sí? Por eso la temperatura baja, ¿sí?
1:48:35Aquí hay expansión isotrópica, ¿cierto?
1:48:37Entonces, baja la temperatura, ¿sí? Y ya
1:48:40finalmente eh digamos que lo que va a
1:48:43ser un proceso de condensación, o sea,
1:48:44que pasamos esa corriente de vapor y la
1:48:47pasamos nuevamente a líquido, ¿sí? Por
1:48:50eso condensamos y las temperaturas se
1:48:52mantienen constantes, pero la entropía
1:48:54comienza a disminuir, ¿cierto? Pues
1:48:55porque como estamos enfriando, ¿cierto?
1:48:58La corriente eh y pasando en estado
1:49:00líquido, pues usted sabe que en fase
1:49:02líquida, perdón, sabe que la fase
1:49:04líquida, pues, eh el desorden molecular
1:49:07es más bajo comparado con la fase
1:49:09gaseosa.
1:49:11¿Qué podemos encontrar o qué podemos
1:49:12determinar o cuáles son sus ecuaciones
1:49:14principales, no? Entonces, eh si
1:49:17nosotros quisiéramos determinar el calor
1:49:19suministrado, aquí vamos a encontrar que
1:49:22lo tenemos que jugar con las entalpías,
1:49:24¿cierto? Entonces, el calor de entrada
1:49:26va a ser el H3 - H2, o sea, que ese
1:49:29calor es el que se suministra aquí en la
1:49:31caldera, ¿sí? Aquí en esta caldera eh
1:49:34nosotros podemos encontrar cuál es el
1:49:35calor que que que se suministró,
1:49:38¿cierto? Para cambiar de fase esa
1:49:40corriente de de agua líquida, ¿cierto?
1:49:43Si nosotros quisiéramos determinar el
1:49:45trabajo de la turbina, ¿cierto? Pues
1:49:46tenemos que pararnos en el estado tres y
1:49:48en el estado cuatro, ¿cierto? Entonces,
1:49:50necesitaríamos las entalpías de la
1:49:53corriente tres y de la corriente cuatro,
1:49:55¿sí? Entonces, el trabajo de la turbina
1:49:56sería entalpía del estado tres menos la
1:49:59entalpía del estado cuatro, ¿sí?
1:50:01Finalmente, si si yo quisiera encontrar
1:50:03cuál es el trabajo de la bomba, ojo,
1:50:05pues, que el trabajo de la bomba, pues,
1:50:07me me relaciona el estado uno y el
1:50:09estado dos, ¿no? Entonces, necesitaría
1:50:11yo las entalpías de esta corriente fría
1:50:14con esta corre con respecto a esta
1:50:15corriente caliente, ¿no? Entonces, por
1:50:17lo tanto, tenemos que ese trabajo de la
1:50:18bomba me la da la H2 - H1, ¿sí?
1:50:22Y el trabajo neto, ¿cierto? Si yo
1:50:24quisiera calcular o determinar el
1:50:25trabajo neto, importante mencionar ese
1:50:28trabajo neto yo lo voy a determinar con
1:50:30WT - WP, pero ¿quién es WT? Entonces, el
1:50:34trabajo de la turbina que lo hallé en el
1:50:36estado 3 al estado 4, menos WP que viene
1:50:39siendo el trabajo de la bomba, ¿no? Que
1:50:41lo hallé entre el estado 2 y el estado
1:50:431, ¿sí? Y si quisiera determinar lo que
1:50:46es la eficiencia térmica, en este caso
1:50:48para el ciclo de Rankine, por eso me
1:50:50evalúa que la eficiencia del ciclo
1:50:52Rankine viene siendo el trabajo de
1:50:54turbina menos el trabajo de la bomba
1:50:57sobre el calor de entrada, ¿listo? Eh o
1:51:00también lo podemos eh referenciar como
1:51:02el trabajo neto sobre el calor de
1:51:04entrada, ¿listo? Entonces, importante
1:51:07nuevamente en las aplicaciones, en este
1:51:09caso el ciclo Rankine, plantas de
1:51:11biomasa, centrales solares
1:51:12termoeléctricas, centrales geotérmicas y
1:51:15generación con residuos, ¿cierto? Eh
1:51:18ventajas, ¿cierto? Podemos tener una
1:51:20alta eficiencia, ¿cierto? Entre el 33% y
1:51:22el 43%, ¿sí? Es una tecnología eh que
1:51:26es, digamos, que ha sido investigada,
1:51:29¿cierto? Eh tiene un grado de madurez
1:51:31alto y una confiabilidad, ¿cierto? Del
1:51:34sistema que podemos ver.
1:51:36Eh puede usar diferentes fuentes de
1:51:39calor, ya sea biomasa, solar, geotermia,
1:51:42¿cierto? ¿Y cuáles son sus limitaciones?
1:51:45Que requiere manejo de agua y
1:51:46tratamiento de esta, ¿cierto? Pues
1:51:48porque aquí hay que manejar, sobre todo
1:51:50en el agua, el el el término de dureza,
1:51:52¿cierto? Porque si no, pues dañamos las
1:51:54calderas, ¿sí? Eh otra limitación, pues
1:51:58como estamos hablando de bombas,
1:51:59turbinas y condensadores, ¿cierto?
1:52:01Entonces, eh los equipos pueden ser
1:52:03grandes, ¿cierto? Y también eh se
1:52:06traduce eso en costos, ¿sí? Y que la
1:52:09eficiencia va a depender de la
1:52:10temperatura de trabajo, ¿cierto? O sea,
1:52:12que si nosotros alcanzamos aquí, en este
1:52:14caso en las calderas, temperaturas
1:52:16altas, ¿cierto? Eh o o o, digamos, eh a
1:52:20la salida de la caldera
1:52:22en el estado 3 alcanzamos condiciones
1:52:26energéticas altas, cierto, pues
1:52:28probablemente vamos a encontrar
1:52:31trabajos en la turbina me va a operar
1:52:33mejor, cierto, vamos a
1:52:35digamos a
1:52:36convertir ese trabajo ese calor en forma
1:52:39de trabajo, cierto, y vamos a tener
1:52:40eficiencias de pronto más altas en el
1:52:43sistema, sí.
1:52:44Listo,
1:52:46entonces nos dice acá ciclo ranking
1:52:47transforma el calor en trabajo útil
1:52:50mediante cuatro procesos fundamentales,
1:52:51compresión, adición de calor, expansión
1:52:54y condensación, listo.
1:52:57Miremos ahora el ciclo ranking, cierto,
1:52:59que que también digamos que aquí no nos
1:53:02hace una aquí nos hacen realmente un un
1:53:04ejercicio, sí, el ejercicio pues
1:53:07realmente
1:53:08esto es lo mismo que ya hemos trabajado,
1:53:10cierto, o sea, valores que nos da el
1:53:12sistema como en este caso nos da presión
1:53:15del sistema, presión de la caldera,
1:53:18presión del del condensador, las
1:53:20temperaturas, el gasto energético, la
1:53:22eficiencia de la turbina, cierto.
1:53:24Entonces aquí hay que tener presente las
1:53:26ecuaciones que ya les había relacionado
1:53:28aquí estas ecuaciones principales, sí,
1:53:30de qué va a depender pues de la
1:53:31información que nosotros dispongamos,
1:53:33¿no? El mismo digamos que aquí el mismo
1:53:35ejercicio
1:53:37algo importante
1:53:38en esas tablas de vapor que yo les daba,
1:53:41cierto,
1:53:42en las tablas de vapor yo voy a
1:53:44nuevamente porque creo que lo más las
1:53:46vamos a necesitar.
1:53:48Es una me aquí, miramos aquí en la que
1:53:50yo tengo por acá guardado eso.
1:53:56En esas tablas de vapor.
1:53:59En esas tablas de vapor se les va a
1:54:01compartir nuevamente este enlace.
1:54:11Sí,
1:54:12vínculo poco tengo, voy a copiar
1:54:14vínculo.
1:54:16Sí,
1:54:18déjame
1:54:19en este enlace.
1:54:23Creo que toca verificar rápidamente.
1:54:30Eso está en las tablas de vapor.
1:54:43Sí.
1:54:47En estas tablas de vapor voy a compartir
1:54:48nuevamente el enlace aquí.
1:54:51Voy a compartir el enlace para que lo
1:54:53tengan también.
1:54:57Eh, hay unas tablas de vapor, en este
1:55:00caso para fluidos, mmm, es la tabla
1:55:04tabla A6, ¿sí?
1:55:06Para cuando tengamos vapor, nosotros
1:55:08digamos en lo que hemos visto hablamos
1:55:10de la tabla A4, A5, ¿cierto? Vapor de
1:55:12agua saturada, agua saturada, pero
1:55:15digamos que en este caso vamos a hablar
1:55:16un poco de los vapores sobrecalentados,
1:55:18entonces tabla A6. ¿Sí? ¿Cómo se hace la
1:55:21lectura en estas tablas? Tabla A6.
1:55:25Entonces
1:55:27es de ¿cómo se hace la lect, entonces
1:55:30va a depender principalmente de la
1:55:31sustancia, acuérdense que esto es para
1:55:33agua, ¿cierto? Entonces necesitamos un
1:55:36factor importante que es la presión,
1:55:38¿cierto? Entonces por eso digamos que el
1:55:40ejercicio que hagamos la lectura
1:55:43el ejercicio por ejemplo nos dice, nos
1:55:44dice que eh en el estado uno, ¿sí? Está
1:55:47funcionando a 10 kilopascales, ¿sí? Eh y
1:55:50que en este caso nos está diciendo que
1:55:52eh la temperatura eh la entalpía, sí,
1:55:56sobre todo para encontrar la la
1:55:57entalpía. Entonces nos dice que eh a 10
1:55:59kilopascales, ¿cierto? Eh nos da la la
1:56:01presión y que la entalpía eh temperatura
1:56:04presión uno 10 kilopascales, espérate,
1:56:07aquí vamos a mirar. Eh tun tun tun,
1:56:10listo. Entonces nos da 10 kilopascales,
1:56:13aquí sí nos da 10 kilopascales, ah sí,
1:56:16este es megapas, no, este sería 100
1:56:18kilopas, no, entonces
1:56:19de eh esta tabla la vamos a utilizar
1:56:21cuando estemos en el paso en este en en
1:56:23paso tres, ¿sí? Cuando tenemos
1:56:27eh
1:56:28este líquido saturado lo encontramos en
1:56:30la tabla A4 o A5, ¿cierto? 10 a una
1:56:33presión de 10 kilopascales. Vamos a
1:56:34buscarla en la tabla A4, la tabla A5.
1:56:38Tabla A5 10 kilopascales, 10
1:56:39kilopascales, aquí está. 10 10
1:56:42kilopascales y aquí estamos encontrando
1:56:45la entalpía, en este caso el líquido
1:56:46saturado, porque como estamos en antes
1:56:48en el estado uno, ¿cierto? Él se supone
1:56:50que el agua aquí está fría, antes de
1:56:52pasar a la bomba, ¿cierto? Entonces, eh
1:56:54está en líquido, ¿cierto? Entonces, 10
1:56:5710 kilopascales, su entalpía, ¿cierto?
1:56:59Su entalpía, su entalpía, entalpía aquí,
1:57:0210 kilopascales sería esta entalpía de
1:57:052437.2,
1:57:07es cuando estamos a nuestra energía
1:57:08interna y la entalpía de líquido
1:57:10saturado 191.81,
1:57:13191.8,
1:57:14¿sí?
1:57:15Eh
1:57:17miremos ahora esta, eh como pasamos por
1:57:19la bomba, no hay cambio de fase, o sea,
1:57:21que sigue siendo agua líquida, ¿cierto?
1:57:24Eh pero entonces en este caso eh el agua
1:57:27está comprimida, ¿cierto? Entonces, eh
1:57:30esa esa agua no es agua no es líquido
1:57:32saturado, sino es agua agua agua, pues,
1:57:34¿sí? Entonces, dice que está a 8
1:57:36megapascales. Ten aquí si utilizamos
1:57:39esta ta hay tabla A6, va por
1:57:41sobrecalentado y tenemos la tabla A7,
1:57:44que es para eh
1:57:46líquidos comprimidos, ¿sí? Cuando
1:57:48tenemos líquidos con presiones altas,
1:57:50¿sí? Entonces, acá nos dice que cuando
1:57:53pasamos por la bomba, tenemos una
1:57:55presión de 8 megapascales, ¿sí? Debo
1:57:58mirar entonces cómo se lee en esta
1:57:59tabla, así se lee en la tabla A6 y A y
1:58:02A7.
1:58:03Entonces, primero ubicamos las presiones
1:58:05aquí en la parte superior, entonces esta
1:58:07es la presión es de 5 megapascales, 10
1:58:09megapascales, eh 15 megapascales, como
1:58:12tal, si se dan cuenta eh no nos da de 8
1:58:15megapascales, ¿cierto? Entonces, eh
1:58:18tendríamos que buscar una tabla de
1:58:20pronto más completa que nos permite
1:58:22encontrar eh la relación entre 5 y 10,
1:58:26¿sí? Igual aquí no podemos interpolar,
1:58:28¿cierto? Porque tenemos presiones
1:58:29diferentes, ¿sí? Entonces, supongamos,
1:58:32¿no? Supongamos que que la presión fuera
1:58:34de 10 MPa, ¿sí? Entonces, hacemos la
1:58:36lectura aquí en 10, nos paramos en este
1:58:38cuadro de 10 MPa, lo que tenem-
1:58:40tendríamos que mirar nosotros es la
1:58:42temperatura a la que a la cual se
1:58:44encuentra, ¿cierto? Eh el sistema y
1:58:46hacemos la lectura, digamos, supongamos,
1:58:49si estuviéramos 10 MPa y a una
1:58:51temperatura de 80 °C hiciéramos la
1:58:54lectura nosotros en este caso
1:58:56¿sí? Diría que la entalpía fuera de
1:58:58342.94,
1:59:00¿sí? Y podríamos también encontrar eh la
1:59:03entropía, ¿sí?
1:59:05Lo mismo sucede de pronto para este el
1:59:07de vapor sobrecalentado, ¿cierto? Nos
1:59:09dice que 8 MPa, pero ya sé que que no
1:59:12está la en la tabla 6 8 MPa, ah sí, esta
1:59:16sí va a estar, esta sí está, mire.
1:59:18En la tabla 6, ¿cierto? De pronto tiene
1:59:20un rango más amplio, 8 MPa y nos dice
1:59:24que la temperatura eh desde bien de 480,
1:59:27entonces, 8 MPa 480, entre aquí sí
1:59:31podríamos interpolar, ¿cierto? Entonces,
1:59:33tenemos un valor entre 450 y 800,
1:59:36¿cierto? Entonces, o- 8 MPa, la
1:59:39entalpía, ¿cuál es la entalpía? La
1:59:41entalpía sería el tercer el la tercera
1:59:43columna. Entonces, 450,
1:59:46aquí tercera columna, entonces, nues-
1:59:49como es 480 la temperatura y tenemos 400
1:59:52y 400, perdón, 450 y 500, ¿cierto?
1:59:55Entonces, eh nuestra entalpía estaría
1:59:58entre 3273.3
2:00:01y 3399.5,
2:00:04¿sí? Entonces, hay algo que se llama eh
2:00:07interpolación, ¿cierto? Entonces, eh
2:00:09nosotros podríamos aplicar la
2:00:10interpolación, les voy a enviar un
2:00:12videíto eh cortico de de cómo hacer la
2:00:15interpolación en las tablas
2:00:16termodinámicas, ¿cierto? Porque lo que
2:00:17hacemos es interpolar el valor el valor
2:00:21de de de la entalpía, ¿cierto? Eh en
2:00:25este caso para para ¿qué? Para 480,
2:00:29¿cierto? Porque tenemos 450 4, 500, ¿sí?
2:00:32No tenemos el de 480. Les voy a enviar,
2:00:34voy a compartir un video de la hacienda
2:00:35interpolación, ¿cierto?
2:00:37Para que lo puedan hacer. ¿Listo? En
2:00:39caso tal de que de pronto si el
2:00:41ejercicio nos pide la interpolación,
2:00:43¿sí? Digamos que eso es lo único así
2:00:45raro de pronto al encontrar los datos en
2:00:48las entalpías, ¿cierto? Pero ya la
2:00:50solución o el desarrollo, ¿cierto? Pues
2:00:52eh digamos que calcular el trabajo de
2:00:54turbina, calcular el trabajo de la
2:00:56bomba, ¿cierto? Pues no no no requiere
2:00:58nada porque sería la aplicación de de
2:01:01como tal de los ejercicios, ¿cierto? De
2:01:03de de los valores, ¿sí? Lo único que se
2:01:06debe hacer en este punto cuatro pues ya
2:01:07es comparar los resultados con los demás
2:01:10compañeros, cuáles son esas eficiencias
2:01:12térmicas, ¿cierto? Y decir cuál de los
2:01:14escenarios era mejor, ¿sí? No es más.
2:01:17Y también hablemos del último que es el
2:01:20el de ciclo de Brayton, ¿cierto?
2:01:22Eh que realmente pues tiene tres
2:01:25equipos, el compresor, la cámara de
2:01:27combustión y la turbina, ¿cierto? Eh ese
2:01:31tipo de ciclo, ¿cierto? Pues realmente
2:01:33convierte el calor en trabajo mediante
2:01:34la compresión del gas, ¿cierto? Entonces
2:01:36aquí inyectamos un gas, el compresor
2:01:39inyecta un gas a la cámara de
2:01:40combustión, ese gas sale caliente,
2:01:43¿cierto? Y ese
2:01:44el que es capaz de mover la turbina,
2:01:46¿sí? Eh recuérdese que este es este tipo
2:01:49de ciclos termodinámicos se utiliza para
2:01:52eh cuando tenemos sistemas o gases de
2:01:55combustión, ¿sí?
2:01:56Eh entonces en el estado uno de uno a
2:02:00dos tenemos una compresión de aire en el
2:02:02compresor isentrópico, en estado dos a
2:02:05tres una adición de calor en la cámara
2:02:06de combustión a una presión constante,
2:02:09del estado tres al estado cuatro una
2:02:10expansión del gas de la turbina y del
2:02:12estado cuatro al estado uno rechazo de
2:02:14calor al ambiente, ¿sí? Cuáles de pronto
2:02:17aquí para mirar las relaciones
2:02:19principales
2:02:21tenemos que eh ten aquí ya no es con
2:02:25relación de volúmenes sino con relación
2:02:27de presión, entonces ese si tenemos el
2:02:30término RP es relación de presiones, ¿y
2:02:32cómo lo determinamos esa relación de
2:02:34presiones entre la presión 2 y presión
2:02:361, ¿cierto? Eh, podemos calcular las
2:02:39temperaturas isentrópicas. Mire que esta
2:02:42este K pues viene siendo el mismo
2:02:44coeficiente adiabático y R pues pues eh
2:02:46la relación de presiones, ¿no? Cómo
2:02:48hallar las temperaturas 2, en caso tal
2:02:50de cómo hallar el trabajo del compresor,
2:02:52necesitamos la capacidad calorífica en
2:02:54este caso del fluido, sí, del gas de
2:02:56combustión o del aire, lo que estemos
2:02:58utilizando.
2:02:59Eh, siempre tenemos que mirar en qué
2:03:01proceso estamos, ¿no? Si estamos de 1 a
2:03:032, mire que actúa el compresor. De 2 a 3
2:03:06eh actúa la cámara de combustión. De 3 a
2:03:084 estamos hablando de la turbina, ¿sí?
2:03:10Porque cuando calculemos el trabajo de
2:03:12cada uno de los equipos, ¿cierto? Pues
2:03:14así mismo tenemos que relacionar las
2:03:16temperaturas, ¿cierto? Entonces, si
2:03:18están hablando del trabajo de la
2:03:19turbina, pues me está relacionando
2:03:21temperatura 3 con respecto a temperatura
2:03:234, ¿no?
2:03:25Y el calor suministrado, ¿cierto? Pues
2:03:27eh me están hablando es de de de de acá
2:03:29como tal de cámara de la de la cámara de
2:03:31combustión, ¿no? Que es temperatura 2,
2:03:34temperatura 3 por su capacidad
2:03:36calorífica. ¿Cuál es la eficiencia
2:03:38térmica en este caso de Brayton, no?
2:03:40Sería el trabajo neto que viene siendo
2:03:43el trabajo de turbina menos el trabajo
2:03:45de compresor, ¿cierto? Sobre el calor de
2:03:47entrada, ¿sí? O también lo podemos dejar
2:03:49en función de la relación de presiones y
2:03:52el coeficiente eh el coeficiente de de
2:03:55de de qué eh adiabático del sistema,
2:03:58¿sí?
2:03:58Eh, ¿cuáles son las ventajas de este
2:04:00sistema? Es un diseño simple y compacto,
2:04:03alta relación de potencia y peso, eh
2:04:06arranque rápido, adecuado para operación
2:04:08continua, ¿cierto? Eh, las limitaciones.
2:04:12En este caso vamos a tener menor
2:04:13eficiencia, ¿cierto? Que un ciclo
2:04:15combinado como en este caso como el
2:04:18anterior, el de el de Rankine, ¿cierto?
2:04:20Eh, requiere combustibles de alta
2:04:22calidad, ¿cierto? O sea, eh si hablamos
2:04:25como es como el hidrógeno, como es el eh
2:04:28los gases de combustión pues ricos,
2:04:30¿cierto? Eh, entonces tenemos una
2:04:32limitancia eh y altas temperaturas de
2:04:35operación, ¿cierto? Entonces simple y
2:04:37digamos que manejar temperaturas altas y
2:04:39me implica que los materiales sean
2:04:41costosos, los materiales de diseño sean
2:04:43más costosos, ¿sí?
2:04:45Y bueno, digamos que aquí ya como tal
2:04:48abarcamos toda la temática de nuestra
2:04:51guía, ¿cierto? De pronto se ve un poco
2:04:54más robusta, pero
2:04:56en teoría digamos que quería explicar
2:04:58cuál es el funcionamiento de cada uno de
2:05:01los ciclos, ¿cierto? Y esa era la idea
2:05:04de esta webconferencia, ¿sí? De pronto
2:05:07en los próximos ZIPAS que vamos a tener
2:05:09vamos a dedicarnos ya a rayar y digamos
2:05:12a encontrar valores como tal para cada
2:05:15uno de los ejercicios. Entonces, no
2:05:18siendo más, muchas gracias por la
2:05:19atención, muchas gracias por el espacio.
2:05:22Y creería yo que
2:05:24probablemente el viernes hagamos
2:05:25nuestro, bueno, el viernes no puedo. El
2:05:28martes, si Dios quiere, el martes
2:05:29hagamos nuestro primer ZIPAS de este, de
2:05:32este, de esta nueva actividad, ¿listo?
2:05:37Sí, profe. Profe, muchas gracias ahí por
2:05:39la explicación.
2:05:41Listo, un gusto haberlos escuchado, un
2:05:43saludo. Hasta luego. Voy a generar la
2:05:46grabación.
2:05:48Muchas gracias, buenas noches.
2:05:50Gracias, profe.
2:05:50Hasta luego.

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