Actividad 1 Unidad 2 Termodinámica II ¿Como elegir un sistema?

1. Actividad 1, Unidad 2
Termodinámica II
Por Jose Alejandro Islas Contreras
Estudiante de la carrera de ingeniería en energías renovables.
Matrícula: ES1821007992

2. Explica los ciclos de gas, vapor y combinados que a continuación se nombran:
Ciclo de Carnot.
Se define ciclo de Carnot como un proceso cíclico reversible que utiliza un gas perfecto, y que consta de dos transformaciones isotérmicas y dos
adiabáticas.
Ciclo de Otto
Un ciclo Otto ideal es una aproximación teórica al comportamiento de un motor de explosión. Las fases de operación de este motor son las siguientes:
Admisión
Compresión
Combustión
Expansión
Escape

3. Explica los ciclos de gas, vapor y combinados que a continuación se nombran:
Ciclo de Diesel
Un ciclo Diésel ideal es un modelo simplificado de lo que ocurre en un motor diésel. En un motor de esta clase, a diferencia de lo que ocurre en un motor
de gasolina la combustión no se produce por la ignición de una chispa en el interior de la cámara. En su lugar, aprovechando las propiedades químicas del
gasóleo, el aire es comprimido hasta una temperatura superior a la de auto ignición del gasóleo y el combustible es inyectado a presión en este aire
caliente, produciéndose la combustión de la mezcla.
Ciclo de Brayton
Un ciclo Brayton (o Joule) ideal modela el comportamiento de una turbina, como las empleadas en las aeronaves. Este ciclo está formado por
cuatro pasos reversibles.
Admisión
Compresor
Cámara de combustión
Turbina
Escape

4. Explica los ciclos de gas, vapor y combinados que a continuación se nombran:
Ciclo de Rankine
El ciclo Rankine es un ciclo que opera con vapor, y es el que se utiliza en las centrales termoeléctricas. Consiste en calentar agua en una
caldera hasta evaporarla y elevar la presión del vapor. Éste será llevado a una turbina donde produce energía cinética a costa de perder
presión. Su camino continúa al seguir hacia un condensador donde lo que queda de vapor pasa a estado líquido para poder entrar a una
bomba que le subirá la presión para nuevamente poder introducirlo a la caldera.
Ciclo combinado de gas-vapor
El ciclo térmico del circuito agua-vapor comienza con la aspiración del aire desde el exterior, el cual es conducido al compresor de la turbina
de gas a través de unos filtros. Posteriormente el aire se comprime y se combina con el combustible en una cámara donde se realiza la
combustión, produciendo un flujo de gases calientes que al expandirse hacen girar la turbina de gas. Mediante el generador acoplado al eje
común se convierte este trabajo en energía eléctrica.

5. ¿Cuál es el mejor ciclo? y explica con argumentos técnicos él porque es el mejor:
Analizando tres sistemas veo que el mejor rendimiento que se tiene es el OTTO ya que la eficiencia es por considerarse mejor que los demás,
por lo consiguiente a mi parecer es el mejor en rendimiento tomando en cuenta presiones, compresiones y calor aportado al ciclo.
¿Cuál es el mejor ciclo? y explica con argumentos técnicos él porque es el mejor:
¿Qué es un ciclo de refrigeración? La refrigeración es un proceso que consiste en bajar o mantener el nivel de calor de un cuerpo o un
espacio. Considerando que realmente el frío no existe y que debe hablarse de mayor o menor cantidad de calor o de mayor o menor nivel
térmico (nivel que se mide con la temperatura), refrigerar es un proceso termodinámico en el que se extrae calor del objeto considerado
(reduciendo su nivel térmico), y se lleva a otro lugar capaz de admitir esa energía térmica sin problemas o con muy pocos problemas.
¿Qué propiedades debe tener un refrigerante? Refrigerante es una sustancia que actúa como agente de enfriamiento, con propiedades
especiales de punto de evaporación y condensación. Mediante cambios de presión y temperatura absorben calor en un lugar y lo disipa en
otro mediante un cambio de líquido a gas y viceversa.
• El Punto de Congelación debe ser inferior a cualquier temperatura que existe en el sistema para evitar congelaciones en el evaporador.
• El calor latente de evaporación debe ser lo más alto posible para que una pequeña cantidad de líquido absorba una gran cantidad de calor.
• El volumen específico debe ser lo más bajo posible para evitar grandes tamaños en las líneas de aspiración y compresión.
• La densidad debe ser elevada para usar líneas de líquidos pequeñas.
• Las presiones de condensación deben elevarse, para evitar fugas y reducir la temperatura de condensación.
• No son líquidos inflamables, corrosivos, ni tóxicos. Además deben tener una baja conductividad eléctrica.

6. ¿Cuál es el mejor ciclo? y explica con argumentos técnicos él porque es el mejor:
Explica el ciclo de Carnot inverso.
1-2: Expansión isotérmica: el fluido entra al evaporador en estado líquido y se pasa a vapor casi en su totalidad, absorbiendo una cantidad de
calor Qf del recinto a refrigerar, es decir, del foco frío. Todo el proceso ocurre a temperatura constante Tf.
2-3: Compresión adiabática: el fluido aumenta su presión y temperatura, llegando a la temperatura del foco caliente Tc. Durante esta
compresión, el fluido pasa totalmente a vapor. Para elevar la presión del fluido es necesario aportar trabajo al sistema; sin embargo, durante
este proceso no se produce intercambio de calor.
3-4: Compresión isotérmica: el fluido entra en el condensador en estado gaseoso, pasando a estado líquido y cediendo una cantidad de calor
Qc al foco caliente. Durante este proceso no varían ni la presión ni la temperatura.
4-1: Expansión adiabática: el fluido en estado líquido se expande en la turbina, disminuyendo su presión y su temperatura hasta la
temperatura Tf del foco frío. Como resultado de esta expansión, una pequeña parte del fluido se vaporiza. Durante el proceso, el sistema
cede trabajo a través de la turbina, no habiendo intercambio de calor.
Explica el ciclo de refrigeración de Brayton.
1-2: Compresión adiabática: el aire se comprime mediante un compresor, debiendo aportar energía externa al sistema para el
funcionamiento de este. Esta compresión es un proceso isoentrópico en el que el aire se calienta.
2-3: Enfriamiento isobárico: en este proceso el aire se enfría, cediendo calor al foco caliente. La presión del aire permanecerá constante.
3-4: Expansión adiabática: el aire proveniente del cambiador de calor se expande, ya sea en una máquina de pistón o en una turbina. El
trabajo realizado en dicha máquina puede ser aprovechado. Este proceso se realiza sin intercambio de calor.
4-1: Calentamiento isobárico: el aire a baja temperatura absorbe calor del foco frío. Dicho proceso se realiza a presión constante.
¿Qué es una bomba de calor?
Es una máquina térmica que permite transferir energía en forma de calor de un ambiente a otro, según se requiera.

7. Referencias:
Muller, E. A. (2002). Termodinamica Basica 2da Edicion. Publidisa SA.
Rodriguez, J. A. (s.f.). INTRODUCCION A LA TERMODINAMICA CON ALGUNAS APLICACIONES DE INGENIERIA. Universidad Tecnológica Nacional.