Trabajo para Actividad Colaborativa. Actividad 1 Unidad 2. Termodinámica 2

1. Actividad 1 Unidad 2.
¿Cómo elegir un sistema?
Termodinámica II
Docente: Javier Hernández Pérez
Ingeniería en Energías Renovables
Carlos Antonio Reyes Cruz
Matricula: ES172015906
08 de Febrero 2019

2. Ciclo de Carnot.
Es un ciclo reversible el cual consiste en dos etapas isotérmicas a diferente
temperatura y dos etapas adiabáticas. La sustancia de trabajo puede no ser un
gas ideal, para fines prácticos de este ejercicio se emplea un mol de gas ideal.
La primera etapa del ciclo consiste en una expansión reversible isotérmica, es
decir que la temperatura se mantiene constante en el sistema (línea 1-2). En este
paso se absorbe una cantidad de calor proveniente del foco caliente. La segunda
etapa es una expansión adiabática, es decir que el sistema no intercambia energía
con el entorno desde la temperatura del foco caliente a la temperatura del foco frío
(línea 2-3). La tercera etapa es una compresión isotérmica que cede una cantidad
de calor al foco frío (línea 3-4). La última etapa es la compresión adiabática que
lleva al sistema al punto de partida (línea 4-1)
En el diagrama T-S podemos observar que el calor absorbido Qc es el rectángulo
marcado por el lado superior del ciclo y el eje de las abscisas, mientras el calor
cedido |Qf| es el área del rectángulo formado por el lado inferior del ciclo y el eje
de las abscisas; el calor neto |Qc| - |Qf| el cual entra en el sistema es el área del
rectángulo formado por el ciclo. Todo esto es igual al primer principio a que esta
área equivale al trabajo neto efectuado por el sistema. |W|

3. Ciclo de Otto.
En este ciclo describe el fluido de trabajo de las maquinas térmicas denominadas
de cuatro tiempos, dicho fluido es una mezcla de aire y gasolina la cual mediante
seis etapas experimenta una serie de transformaciones (aunque el trabajo
realizado en dos de estas etapas se cancela), todo esto dentro de una cámara de
combustión interna la cual contiene un pistón.
Etapa 1 Admisión: la válvula de admisión se abre, dejando pasar al interior del
cilindro la mezcla de aire y gasolina.
Etapa 2 Compresión adiabática: dicha mezcla es comprimida sin intercambio de
energía con el exterior, por lo que la transformación es isentrópica, es decir la
entropía del sistema permanece constante.
Etapa 3 Explosión: en esta etapa la mezcla de gasolina y aire se encienden
mediante una chispa, durante esta transformación la presión aumenta a
temperatura constante.
Etapa 4 Explosión adiabática: La mezcla se expande adiabáticamente.
Etapa 5 Enfriamiento isócorico: en esta etapa la presión disminuye y la mezcla se
enfría liberándose el calor al exterior.
Etapa 5 Escape: se abre la valvula de escape expulsando al exterior los productos
de la combustión; una vez que esta etapa concluye, el ciclo vuelve a repetirse.
Diagrama del ciclo real de Otto

4. Ciclo de Diésel
En este ciclo, considerando al aire como un gas ideal, se organiza como un
proceso adiabático reversible, seguido por un proceso de combustión a una
presión constante, después una expansión adiabática para una descarga de
potencia, para finalmente una expulsión de humos isocórica, es decir que el
volumen de los gases permanece constante; al final de esto se toma una nueva
carga de aire tal como se muestra en el proceso a-e-a del diagrama.

5. Ciclo de Brayton
Este ciclo lo podemos observar en los motores a reacción y centrales
termoeléctricas las cuales no operan con vapor de agua, y se puede decir que es
un ciclo a base de aire; Consiste en dar presión al aire para posteriormente
calentarlo a base de la quema de combustible; luego este gas a alta temperatura
se hace pasar por una turbina de donde se extrae su energía, empleando una
parte de esta para impulsar el compresor y otra parte de esta energía para hacer
girar un generador eléctrico.
Este ciclo se puede resumir en los siguientes pasos:
En el proceso
En el proceso 1-2 se produce una compresión en la que apenas se pierde calor, por
tal motivo se considera adiabática, del gas.
Durante el proceso 2-3 se introduce calor manteniendo constante la presión.
La expansión del proceso 3-4 también se realiza de forma adiabática. Del trabajo
total que se obtiene en la turbina, una parte se aprovecha para hacer girar el
compresor, con lo cual el trabajo útil será la diferencia de ambos.
Para finalizar, en la transformación 4-1 se refrigera el gas para devolverlo a sus
condiciones iniciales.

6. Ciclo de Rankine
Este es un ciclo ideal para as plantas de potencia de vapor y está compuesto por
los cuatro procesos reversibles:
1-2 Compresión isoentrópica en una bomba, es decir en esta parte del ciclo la
entropía se mantiene constante.
2-3 Adición de calor a presión constante en una caldera, por lo que se le puede
considerar isocórico.
3-4 Expansión isoentrópica en una turbina
4-5 Rechazo de calor a presión constante en un condensador.

7. Ciclo combinado de gas vapor
Este ciclo es la conjunción de dos ciclos termodinámicos individuales, uno de ellos
el cual trabaja a alta temperatura como lo es el ciclo del gas; y el otro que opera a
medias y bajas temperaturas que es el ciclo de Rankine. El rendimiento del ciclo
combinado depende del rendimiento de cada uno de los dos ciclos que lo forman y
de la transferencia de calor que existe entre ambos

8. ¿Cuál es el mejor ciclo?
Desde mi punto de vista es el ciclo de Carnot, debido a que en este ciclo se
ingenió la manera de manera de mantener expansiones y compresiones de
manera isotérmica, esto al extraer calor de un foco caliente mediante el proceso
de la expansión, y almacenar calor en un foco frio mediante el proceso de
compresión, además de mantener al sistema completamente adiabático, es decir
que no intercambia calor con el exterior.
Aunque sabemos que en la vida real este ciclo no es posible al 100%, si se toma a
la maquina térmica de Carnot como referente de eficiencia para las máquinas
térmicas.
¿Qué es un ciclo de refrigeración?
Es el proceso mediante el cual un fluido de trabajo como lo es un gas refrigerante,
empieza en un punto inicial y al final de este ciclo vuelve a su estado inicial; se
puede decir que este ciclo consta de 4 etapas las cuales son:
Compresión: en donde mediante un compresor se eleva la presión del gas
refrigerante.
Condensación: en donde se enfría el gas refrigerante a alta presión para
convertirse a estado líquido.
Expansión: para lograr esto se hace pasar el refrigerante en estado líquido y a alta
presión por un elemento restrictor, para que al salir de este pierda presión y por
consecuencia temperatura.
Evaporización: en esta etapa el líquido refrigerante a baja temperatura absorbe
calor de su entorno y se evapora, regresando de nuevo al compresor en estado
gaseoso, volviendo a empezar el ciclo de refrigeración de nuevo.
La finalidad de este ciclo es mantener la temperatura de un cuerpo por debajo de
la temperatura del entorno, mediante la absorción del calor del cuerpo que se
desea mantener frio, esto lo hace por medio del gas refrigerante que absorbe
dicho calor, para posteriormente por medio del condensador expulsarlo al entorno,
el cual se encuentra debajo de la temperatura del condensador.
¿Qué propiedades debe tener un refrigerante?
Deben tener un punto de congelación inferior a cualquier temperatura existente en
el sistema con el fin de evitar congelaciones en el sistema.
Debe tener un calor latente de evaporación lo más alto posible, para que una
pequeña cantidad de refrigerante absorba la mayor cantidad de calor posible.
El volumen específico debe ser lo más bajo posible para evitar grandes tamaños
en las líneas de aspiración y compresión.

9. La densidad debe ser elevada para usar líneas de líquidos pequeñas.
Las presiones de condensaciones deben elevarse para evitar fugas y reducir la
temperatura de condensación.
No ser inflamables, corrosivos, tóxicos, y ser dieléctricos.
Ser económicos y no perjudicar al medio ambiente.
Explica el ciclo de Carnot inverso.
Es el ciclo más eficiente que operar entre dos niveles específicos de temperatura,
por lo que es natural considerarlo como el ciclo ideal para los refrigeradores, aires
acondicionados y las bombas de calor; sin embargo este ciclo es inadecuado para
los ciclos de refrigeración.
Este ciclo es exactamente el mismo que el convencional, excepto que las
direcciones de interacciones de calor y trabajo están invertidas; el calor en la
cantidad QL se absorbe de un depósito a baja temperatura y el calor en la
cantidad QH se rechaza hacia un depósito a alta temperatura.
Explica el ciclo de refrigeración de Brayton.
Este ciclo es prácticamente el inverso al ciclo normal de Brayton; para analizarlo
se considera que el entorno se encuentra a una temperatura T0 y el espacio
refrigerado se va a mantener a una temperatura TL.
El gas es comprimido durante el proceso efectuado en los estados 1-2.
El gas a presión y temperatura altas en el estado 2 es enfriado después a presión
constante hasta T0 al expulsar calor al entorno.
Después se realiza una expansión en una turbina, durante este proceso la
temperatura del gas disminuye hasta T4.
Por último el gas enfriado absorbe el calor del espacio refrigerado hasata que su
temperatura se eleva a T1

10. ¿Qué es una bomba de calor?
Es un aparato cuyo funcionamiento se basa en la termodinámica. Consiste en
transportar energía en forma de calor de un ambiente el cual puede ser aire, agua
o suelo, a otro. Este proceso se genera a través del cambio de estado de gas a
líquido de un fluido refrigerante por medio de la temperatura ambiente y con ayuda
de un compresor. La bomba de calor tiene la capacidad de capturar energía de
fuentes externas y gratuitas. Esta característica hace que sea un equipo que
multiplica la potencia eléctrica de accionamiento del compresor, transportando
calor útil de forma altamente eficiente.
Prácticamente una bomba de calor toma el calor de un espacio frio y lo transfiere a
otro espacio más caliente, esto debido a que desde el exterior se ha aportado un
trabajo, por lo que se puede decir que la bomba de calor es lo inverso que un
refrigerador, el cual extrae calor de un cuerpo, mientras que esta bomba
suministra calor a un cuerpo.

11. Bibliografía
Bárcenas,M. (S.F.). https://demotor.net/motores-termicos/motor-otto/ciclo-otto.Obtenidode
http://www.dcb.unam.mx:
http://www.dcb.unam.mx/cerafin/bancorec/ejenlinea/C_Diesel_MBE.pdf
Escobar, L. (25 de Enerode 2013). Ciclo de CarnotInverso.Obtenidode Prezi:
https://prezi.com/ms0pa2ob-vcm/ciclo-de-carnot-inverso/
FISICOQUÍMICA.(07 de Enerode 2012). Ciclo de Carnot.Obtenidode WWW.QUIMICAFISICA.COM:
http://www.quimicafisica.com/termodinamica-ciclo-de-carnot.html
Flores,A.(28 de Juliode 2015). Ciclo deCarnotInverso.Obtenidode Prezi:
https://prezi.com/jpolwfwuqee0/ciclo-de-carnot-inverso/
GUANIPA RODRÍGUEZ, G. (Juliode 2009). CICLOBRAYTON . Obtenidode
https://termoaplicadaunefm.files.wordpress.com:
https://termoaplicadaunefm.files.wordpress.com/2009/02/guia-tema-41.pdf
Martín Blas,T., & SerranoFernández,A.(S.F.). Ciclo de Otto.Obtenidode www2.montes.upm.es:
http://www2.montes.upm.es/dptos/digfa/cfisica/termo2p/otto.html
MEDIA, G. E. (2018). Los Refrigerantesy susPropiedades.Obtenidode MUNDOHVAC&R:
https://www.mundohvacr.com.mx/2007/02/los-refrigerantes-y-sus-propiedades/
México,U. A.(S. F.). Unidad 2.Ciclos termodinámicos.Obtenidode Termodinámica2:
https://www.google.com/search?q=bomba+de+calor&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved
=0ahUKEwj7sZq6ua3gAhVLlKwKHRncDdMQ_AUIDigB&biw=1366&bih=657#imgrc=wQICVv
9pZYRYuM:
Motor, D. (S.F.). Cámara decombustión.Obtenidode https://demotor.net:
https://demotor.net/motores-termicos/motor-otto/ciclo-otto
S.L.,R. T. (2014). EL CICLORANKINE.Obtenidode CentralesTérmicasde CICLOCOMBINADO:
http://www.cicloscombinados.com/index.php/el-ciclo-rankine
SALTOKI.(01 de Septiembre de 2017). BOMBA DE CALOR,CLIMATIZACIÓNRENOVABLEY
EFICIENTE.Obtenidode www.saltoki.com:https://www.saltoki.com/blog/bomba-de-
calor-climatizacion-renovable-y-eficiente