ETER2_U1_A1_SEMB - Sergio Marquez Barrios

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Termodinámica 2 
ER-ETER2-1901-B1-001 
 
Javier Hernández Pérez 
 
Unidad 1 
Exergia 
 
Actividad 1 
Balances de Energía 
 
SERGIO ADRIÁN MÁRQUEZ BARRIOS 
ES172011571 
Febrero, 2019 
 
 
 
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Instrucciones 
 
Utiliza los conceptos de trabajo y proceso adiabático, para describir dos 
ejemplos de aplicación de estos. 
 
Ejemplo 1: Extintores. 
Para el caso de estos equipos, son recipientes 
sujetos a presión los cuales cuentan con diferentes 
componentes. En estos se emplea generalmente el 
uso de polvo químico que es impulsado por un gas 
propulsor que es accionado por la palanca de 
descarga la cual genera una expansión adiabática 
que expulsa el polvo al exterior. 
 
 
Ejemplo 2: Conservación de 
alimentos a bajas temperaturas. 
Es un proceso en el cual se cruza 
una corriente de aire caliente 
(seco) con agua a través de 
paneles. Las partículas “roban” 
energía calorífica al aire caliente y 
cambian el estado del agua que 
pasa de estado líquido a gaseoso 
a temperatura constante. 
 
 
 
 
 
Fig. 1.- Partes de un extintor. 
Fig. 2.- Conservación de Alimentos. 
 
 
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Utiliza el principio de conservación de la energía para analizar el sistema 
cerrado de una industria (elige la industria que mayor conocimiento tengas). 
 
Arquitectura del sistema de supresión de fuego. 
 
1.- Válvula de diluvio 
2.- Control de agua (activación 
manual) 
3.- Válvula igualadora de 
presión 
4.- Indicador de presión 
5.- Toma de presión 
6.- Válvula de control de aire 
(purga) 
7.- Control de presión de aire 
8.- Alarma audible 
9.- PLC 
10.- aspersor 
11.- detector de humo 
12.- Interruptor indicador de 
presión 
13.- unión de brida entre el 
sistema de agua y sistema de 
diluvio 
14.- Tanque contenedor 
15.- Sistema de diluvio (agua o agente limpio) 
16.- Interruptor confirmación de sistema activado. 
 
El sistema de supresión de fuego funciona de la siguiente manera, cuando el sistema 
de encuentra en condiciones normales sin presencia de fuego, este se encuentra en 
modo espera, es decir, al pendiente de cualquier suceso para su activación. El 
sistema puede activarse de manera manual o automático. 
Cuando se detecte la presencia de humo por los detectores, estos enviaran una 
señal al PLC que a su vez activara una alarma audible indicando que el sistema se 
activara, al mismo tiempo, se acciona la calcula de diluvio la cual abrirá y rociara el 
contenido del tanque presurizado con agua o agente limpio a través de los 
aspersores, atendiendo así la contingencia. 
 
 
Fig. 3.- Sistema de diluvio (supresión de fuego). 
 
 
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Elabora un cuadro comparativo de los tipos de trabajo intrínseco y 
cuasiestático. 
Trabajo intrínseco Trabajo Cuasiestático 
Sede o recibe energía Proceso real que involucran estados 
intermedios 
Aumento o disminución de la energía 
interna 
Se encuentran fuera del equilibrio 
Su valor depende del medio que 
constituye el sistema (presión, 
temperatura, densidad, carga eléctrica, 
etc.) 
No se contempla el tiempo requerido 
para que sea llevado a cabo, sino una 
sucesión de estados de equilibrio que lo 
compone 
La diferencia de calor solo afecta el 
estado intrínseco de la sustancia. 
 
Cada vez que se produce un cambio se 
debe esperar un intervalo para que se 
eliminen las turbulencias 
(homogeneice) 
 
Realiza una investigación para ejemplificar 3 formas de trabajo irreversible. 
El concepto de proceso irreversible es de vital importancia para establecer el limite 
teórico para la eficiencia de las maquinas térmicas. Un proceso irreversible es aquel 
en el que no se puede devolver al sistema y el entorno en su estado original. 
Los procesos que son irreversibles incluyen movimiento con fricción, expansión libre, 
transferencia de energía como calor debido a la diferencia significativa de 
temperatura, corriente eléctrica a través de una resistencia eléctrica diferente a cero, 
reacción química espontanea, mezcla de materia de diferente composición o estado. 
De estas situaciones se derivan 2 conceptos importantes: 
- Siempre que un sistema esté en equilibrio los reactivos y productos se 
interconvierten reversiblemente. 
- En todo proceso espontaneo, el camino que va de reactivos a productos es 
irreversible. 
Muchos procesos físicos y químicos ocurren de forma espontánea en la naturaleza: 
- El agua de una cascada cae, pero nunca sube espontáneamente 
- Al dejar caer un huevo y se rompe no se une espontáneamente 
- El hielo se funde a temperatura ambiente y no se congela espontáneamente 
 
 
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- El sodio reacciona con el agua para formar hidróxido de sodio e hidrogeno, y 
nunca hidrogeno reacciona con el hidróxido espontáneamente para formar sodio 
y agua. 
- El calor fluye de un sistema de mayor temperatura a uno menor y no 
espontáneamente, al contrario 
Se ha observado que numerosos procesos exotérmicos son espontáneos pero que 
también algunos no lo son, pero que también procesos endotérmicos son 
espontáneos, estos nos indica que existe otro factor que influye en la espontaneidad 
y es la entropía, de aquí se desprende la segunda ley de la termodinámica, la 
cantidad de entropía del universo tiende a incrementarse en el tiempo. Los procesos 
naturales solo ocurren en una dirección, la de la máxima dispersión de energía. La 
entropía del universo aumenta en el curso de todo proceso natural. 
Clausius estableció que todo proceso cíclico cuyo proceso 
final sobre los alrededores sea transferir calor de un cuerpo 
frio a un cuerpo caliente es imposible. 
Kelvin K. estableció que todo proceso cíclico cuyo único 
efecto final sobre los alrededores sea absorber calor de un 
cuerpo y convertirlo íntegramente en trabajo es imposible. 
Para entender la entropía se analizará que sucede a nivel microscópico en un 
sistema determinado. 
En un sólido las partículas están juntas en una posición fija, solo existen movimientos 
de vibración, en un líquido se encuentran más separadas y en un gas aún más. 
Cuando aumenta la temperatura del 
gas, la energía cinética de las 
partículas es mayor, y la separación 
entre ellas se incrementa. Esto nos 
muestra que cuando la capacidad de 
energía del sistema aumenta, la 
entropía también lo hace debido a la 
dispersión de la materia o desorden 
en el sistema. 
 
La entropía por lo tanto se define como el grado de dispersión de la energía o el 
grado de desorden de la materia en un sistema, la entropía no puede decrecer 
naturalmente, por lo tanto, un sistema que la disminuye será sumamente improbable 
Fig. 4.- Enunciado de 
Clausius 
Fig. 5.- Estados del agua 
 
 
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En termodinámica existe la regla general de estado, descríbela y ejemplifícala. 
- Primera ley de la termodinámica: la energía no 
se puede crear ni destruir, solo puede cambiarse 
o transferirse de un objeto a otro. Por ejemplo: 
Los focos transforman energía eléctrica en 
luminosa. 
Una bola de billar golpea a otra, lo que transfiere 
energía cinética y hace que la segunda bola se 
mueva. 
 
Las plantas convierten la energía solar (energía 
radiante) en energía química almacenada en 
moléculas orgánicas. 
 
 
- La segunda ley de la termodinámica: Todo el trabajo mecánico puede 
transformarse en calor, pero no todo el calor puede transformarse en trabajo 
mecánico. Es decir, La energía no puede ser creada ni destruida, pero puede 
cambiar de formas más útiles a formas menos útiles. Cada transferencia o 
transformación de energía en el mundo real, cierta cantidad de energía se 
convierte en una forma que es inutilizable (incapaz de realizar trabajo). En la 
mayoría de los casos, esta energía inutilizable adopta la forma de calor. Aunque 
de hecho el calor puede realizar trabajo bajo las circunstancias correctas, nunca 
se puede convertir en otros tipos de energía (que realicen trabajo) con una 
eficiencia del 100%. Por lo que cada vez que ocurre una transferencia de 
energía,cierta cantidad de energía útil pasa de la categoría de energía útil a la 
inútil. 
Postulado de estado (regla general de estado): Se puede identificar el estado 
termodinámico de un sistema o de una sustancia, a partir de dos propiedades 
intensivas que sean termodinámicamente independientes T.I. El número de 
propiedades intensivas intrínsecas necesarias para definir el estado del sistema es 
igual a 1 + el número de modos cuasiestático. 
 
 
 
Fig. 6.- Transformación de la energía. 
 
 
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Conclusión 
Un proceso reversible es aquel que puede devolverse a su estado original, sin que 
haya cambio neto en el sistema ni en el entorno, pero en realidad este tipo de 
procesos no se pueden realizar ya que no es posible eliminar efectos como la fricción 
que perturban el equilibrio, por lo tanto, los efectos en la naturaleza son irreversibles, 
ya que no se pueden devolver el sistema ni el entorno a su estado original. 
 
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