tarea 3

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Parte 1: Se pide realizar el siguiente experimento. Para ello seleccione una pieza de su casa y realice las siguientes mediciones una tras otra (no tomando en total más de 30 minutos en realizarla) ubicando los termómetros en el centro de la pieza seleccionada:
a) Utilice un ventilador a la menor velocidad que este pueda trabajar. Coloque en la corriente de aire un termómetro y mida durante dos minutos y registre el valor, seguidamente (o en forma simultánea) coloque sobre el bulbo del termómetro un paño de algodón y mida nuevamente la temperatura (en la misma posición que la medición anterior) durante dos minutos y registre el valor. Ud. acaba de medir la temperatura de bulbo seco y la temperatura de bulbo húmedo. Busque en la literatura la definición de la temperatura de bulbo seco y de la temperatura de bulbo húmedo. 
Tenemos que al realizar el experimento obtenemos los siguientes resultados:
Por consiguiente buscamos en la literatura la definición de cada una de la temperatura y obtenemos que: 
La temperatura de bulbo seco, o simplemente temperatura seca, mide la temperatura del aire sin considerar factores ambientales como la radiación, la humedad o el movimiento del aire, los cuales tienen el potencial de afectar significativamente la sensación térmica. 
La temperatura de bulbo húmedo, o simplemente temperatura húmeda, representa una forma de medir el calor en un sistema en el que interactúan un gas y un vapor, generalmente aire y vapor de agua. En el campo de la meteorología, dicho en términos más llanos, es un valor de temperatura que toma en cuenta el efecto de la humedad ambiental y el correspondiente potencial de evaporación. 
b) Compre una esfera (hueca, puede ser de plástico) de aproximadamente 15 cm de diámetro. Córtela por la mitad y píntela de color negro mate (no brillante) al interior luego ciérrela y píntela al exterior con la misma pintura. Realice una perforación (del tamaño del termómetro y quizás antes de cerrar la esfera) y coloque el bulbo del termómetro más o menos a la mitad de la esfera. Mida la temperatura después de haberla dejado unos 10 minutos. Para que este experimento funcione permanezca lejos de la esfera durante esos 10 minutos, idealmente permanezca fuera de la pieza. Ubicar la esfera a 1,5 m del piso y en el centro de la habitación. Ud. acaba de medir la temperatura de globo, busque en la literatura la definición de esta temperatura.
Se tiene que al realizar el experimento obtenemos el siguiente resultado:
Luego se busca en la literatura la definición de la temperatura obtenida y se observa que: 
La temperatura de globo es aquella que se obtiene mediante un termómetro cuyo bulbo se encuentra dentro de una esfera de cobre de espesor fino, pintada de color negro humo para maximizar la absorción de radiación infrarroja. El valor obtenido con este dispositivo es una manifestación del balance entre el calor ganado o perdido por radiación y el calor ganado o perdido por convección. La temperatura de globo es entonces aquella en la que se logra el equilibrio entre las pérdidas y ganancias de calor. 
Además con un poco mas intrigancia en la investigación se logra apreciar que con esta temperatura y las temperaturas anteriormente calculadas se puede obtener el Índice de Temperatura Globo Bulbo Húmedo (TGBH) el cual está dado por:
 Para lugares interiores o exteriores sin carga solar 
Para lugares exteriores con carga solar:
Luego a que el lugar de medición si poseía carga solar se utilizara la segunda ecuación:
c) Mida la temperatura ambiente y anótela. Coloque en el refrigerador un recipiente con medio litro de agua. Espere que se enfríe 1ºC por debajo de la temperatura ambiente y colóquelo al exterior, observe si condensa la humedad ambiente sobre el exterior. Pase para esto su dedo sobre la superficie para verificar esto. Si no se condensa, colóquelo en el refrigerador nuevamente hasta que se enfríe 2ºC por debajo de la temperatura ambiente y verifique si condensa la humedad del aire ambiente. Repita tantas veces sea necesario (disminuyendo 1ºC a cada intento) hasta que se produzca la condensación de la humedad ambiente. Una vez que se produzca condensación anote el valor. Ud. acaba de medir la temperatura de punto de rocío. Busque en la literatura la definición de esta temperatura.
Se tiene que al realizar el experimento obtenemos el siguiente resultado:
Después se busca en la literatura la definición de la temperatura obtenida y se observa que: 
El punto de rocío o temperatura de rocío es la temperatura a la que empieza a condensarse el vapor de agua contenido en el aire, produciendo rocío, neblina, cualquier tipo de nube o, en caso de que la temperatura sea lo suficientemente baja, escarcha.
Luego con los datos obtenidos y la literatura le logra observar que se puede calcular la humedad relativa del ambiente con la siguiente formula: 
Parte 2: Ejercicio 
Considere una bomba de calor que trabaja con R407C que debe entregar un flujo de calor de 10 kW a un recinto. Se sabe que esta trabaja con una temperatura de evaporación de 0ºC y una de condensación de 70ºC. 
Antes de desarrollar los ejercicios se debe hacer unas deducciones, asumimos que el sistema está en régimen estacionario por ende:
Ademas asumiendo que la variación de la energía cinética y energía potencial son despreciables, entonces:
Por últimos tomando en cuenta estas deducciones se llega a la conclusión que:
Por el Primer Principio de la termodinámica
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Ahora proseguimos a desarrollar lo pedido:
a) Determinar el COP y todos los flujos de energía de esta máquina si trabaja según el ciclo ideal de Carnot. Dibuje en el diagrama T-s el ciclo.
Nos dicen que:
Luego el Ciclo de Carnot es:
Diagrama 1.1.1
Ciclo Carnot Parte A
Sabemos que el cambio de estado dado por la condensación es:
Luego, tenemos que el flujo másico produce que la turbina genera un trabajo dado por:
Por consiguiente, al pasar al evaporador el flujo másico se le debe entregar un calor para su evaporación:
Por último, el flujo sigue su proceso hasta el compresor el cual recibe un trabajo para continuar con el ciclo:
Finalmente, calculamos el , para luego obtener el rendimiento del ciclo:
b) Determinar lo mismo que en a) pero cambiando ahora el proceso de expansión adiabática y reversible por una expansión isoentálpica. ¿En cuánto se degrada el COP?, explique. Dibuje en el diagrama T-s el ciclo. 
Tenemos que ciclo Carnot nos quedara como:
Diagrama 1.1.2
Ciclo Carnot parte B
Pues bien cambiando el proceso 3-4 de una expansión adiabática y reversible por una expansión isoentálpica vemos que el trabajo realizado por la turbina nos queda:
Como es isoentálpica , por ende:
Luego, al pasar al evaporador el flujo másico se le debe entregar un calor para su evaporación dada por:
Por último, el flujo sigue su proceso hasta el compresor el cual recibe un trabajo para continuar con el ciclo:
Por consiguiente, el rendimiento nos queda:
Vemos que el rendimiento se degrada en un 25,1% del original, esto se debe que el proceso 3-4 ya no genera un flujo de trabajo debido al cambio de una expansión adiabática y reversible por una expansión isoentálpica, el cual afecta y por consiguiente el COP haciendo que estos cambien su valor.
c) Determinar lo mismo que en a) pero cambiando ahora el proceso de expansión adiabática y reversible por una expansión isoentálpica y extendiendo el proceso de expansión isotérmico hasta una calidad de 1. ¿En cuánto se degrada el COP?, explique. Dibuje en el diagrama T-s el ciclo. 
El ciclo se comportara como se ve a continuación
Diagrama 1.1.3
Ciclo Carnot parte B
Pues bien cambiando el proceso 3-4 de una expansión adiabática y reversible por una expansión isoentálpica y extendiendo el proceso 4-1 de expansión isotérmico hasta una calidad de 1, vemos que:
Como realizado anteriormente en ejercicios b) tenemos que:
Como es isoentálpica, por ende:
Luego tenemos que, al pasar al evaporador el flujo másico se le debe entregar un calor para su evaporación dada por:
Luego, el flujo sigue su proceso hasta el compresor el cual recibe un trabajo para continuar con el ciclo:
Por último, nos queda que el condensador genera un calor dado por:
 Para finalizar, el rendimiento nos queda:
Vemos que el rendimiento se degrada en un 9,43% del original, esto se debe a los cambios en los procesos realizados en 3-4 de una expansión adiabática y reversible por una expansión isoentálpica y extendiendo el proceso 4-1 de expansión isotérmico hasta una calidad de 1 y por consiguiente el COP haciendo que estos cambien su valor.
Referencias 
http://www2.dupont.com/Refrigerants/en_US/assets/downloads/h56607_Suva407C_thermo_prop_si.pdf
http://www.estrucplan.com.ar/producciones/entrega.asp?identrega=160 
http://www.sol-arq.com/index.php/factores-ambientales/temperatura 
http://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_roc%C3%ADo