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� Termodinámica	2017
Preguntas Parciales de Termodinámica UNSTA 
Unidad N°1: Introducción y Generalidades: Procesos Termodinámicos 
1) Que es un sistema termodinámico? Dar ejemplos 
2) Defina límites de un sistema termodinámica y clasifiquelos. 
3) Defina las propiedades de un sistema termodinámico. 
4) Que es el estado termodinámico de una sustancia? 
5) Que es una variable de estado? 
6) Defina variables extensivas, intensivas , especificas. Dar ejemplos. 
7) Defina función de estado e indique como mínimo cinco de ellas 
8) Cuando podemos decir que en una sustancia se produjo un cambio de estado 
y cuando no? 
9) Cuando podemos decir que un sistema se encuentra en estado de equilibrio 
termodinámico. 
10) Defina título, húmedad y su representación en un diagrama (p,v) 
11) Cuando podemos decir que un gas es ideal? Desde el punto de vista molecular 
que significa? 
12) Como podriamos calcular el estado de un gas real a partir de la ecuación de 
estado de gases ideales? 
13) Que es un proceso termodinámico? 
14) Cuando decimos que un proceso termodinámico es estacionario? 
15) Defina proceso termodinámico ciclico 
16) Defina ciclo en un sistema cerrado. 
17) Defina ciclo en un sistema abierto. 
Unidad N°2: Primer Principio de la Termodinámica 
1) Sobre que principios se sustenta la Termodinámica? Enuncie y defina cada uno 
de ellos 
2) Que es la energía? Indique y defina al menos cinco formas. 
3) Defina trabajo técnico y trabajo absoluto de expansión. Representa ambos en 
un diagrama (p,v). 
4) Escriba la ecuación diferencial del primer principio para sistemas cerrados. 
Analizar los casos particulares 
5) Escriba la ecuación diferencial del primer principio para sistemas abiertos. 
Analizar los casos particulares 
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6) Defina energía interna y entalpía a partir de las ecuaciones diferenciales del 
primer principio 
7) Defina calor específico. Es función de estado?. Analice casos particulares. 
8) Explique la experiencia de Joule-Gay Lussac y la conclusión a la que se llego. 
9) Cual es la relación que existe entre el cp y cv?. Represente en un diagrama 
(c,t). 
Unidad N°3: Segundo Principio de la Termodinámica y la Entropía 
1) Defina máquina termica. 
2) Enuncie el segundo principio de la termodinámica según Kelvin-Planck y 
explique 
3) Defina máquina frigorifica. 
4) Como se define la eficiencia térmica y como el coeficiente de desempeño?. 
Cuándo se emplea uno y otro? 
5) Enuncie el principio de Clausius y explique. 
6) Cuando se puede asegurar que un proceso es reversible? 
7) Qué es una irreversibilidad y que implica su existencia en un sistema 
termodinámico? Indique 3 irreversibilidades que conozca. 
8) Que transformaciones componen un ciclo de Carnot? Desde el punto de la 
eficiencia térmica, que representa?. Representar un ciclo directo y otro inverso. 
9) Defina entropía. 
10) Si un sistema es isoentrópico puede asegurar que dicho sistema es reversible? 
Explique 
11) Bajo que condiciones podemos considerar un proceso con intercambio 
reversible de calor. Explique. 
12) Explique el principio de incremento de entropia. 
13) Represente en un diagrama (T,s) el proceso de calentamiento del agua e 
indique los calores que intervienen y como se calcula cada caso. 
Unidad N°4: Transformaciones reversibles de sustancias puras 
1) Qué condiciones se deben cumplir para poder estudiar el cambio de estado de 
una sustancia pura? 
2) Que ecuaciones se deben cumplir para analizar los cambios de estado 
reversibles de gases ideales? 
3) Defina y represente en un diagrama (p,v) las siguientes transformaciones: 
isobarica, isométrica, adiabatica, politropica, isotermica. 
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4) Defina y represente en un diagrama (T,s) las siguientes transformaciones: 
isobarica, isométrica, adiabatica, politropica, isotermica. 
5) Defina m (exponente de la politropica) e indique como varía para las distintas 
transformaciones. 
UNIDAD 5 Exergía: 
1)- Defina alrededores inmediatos y ambiente.
Alrededores inmediatos: Corresponden a la porción de los alrededores (todo lo que está 
fuera de las fronteras del sistema) que son afectados por el proceso. 
Ambiente: Es la región que se halla más allá de los alrededores inmediatos cuyas 
propiedades en cualquier punto no son afectadas por el proceso. 
2)- ¿Cuando podemos establecer que un sistema se encuentra en estado muerto? 
Estado muerto: es cuando se encuentra en equilibrio termodinámico con el ambiente. En 
este estado, un sistema está a la temperatura y a la presión de su ambiente (en equilibrio térmico 
y mecánico), no tiene energía cinética o potencial relativa a su ambiente (velocidad cero y 
elevación cero por arriba del nivel de referencia) y no reacciona con el ambiente (químicamente 
inerte). Tiene exergía cero 
3)- ¿La exergía es función de estado de un sistema?. Justifique su respuesta 
Por definición, la exergía no es función de estado de un sistema ya que depende del 
sistema y del ambiente; se la puede considerar función de estado del sistema sólo si se considera 
que el ambiente se mantiene constante. 
4)- ¿Como debe conducirse un proceso de igualación para obtener el efecto útil o 
trabajo máximo? 
El proceso de igualación debería realizarse reversiblemente, sin las resistencias naturales 
al cambio (R.N.C), es decir; actuando contra resistencias útiles únicamente. Se obtendría así el 
máximo efecto útil o la mínima energía empleada para un mismo efecto útil y esto dependerá del 
desequilibrio térmico y mecánico entre el Sistema Termodinámico y el ambiente. 
5)- Defina exergía 
Exergía: La exegía de un sistema termodinámico (S.T.) en desequilibrio con su ambiente, 
es la fracción máxima de las energías del S.T. y del ambiente que pueden transformarse en 
trabajo u otro efecto útil, durante un proceso de igualación reversible. 
La exergía representa el límite superior en la cantidad de trabajo que un dispositivo puede 
entregar sin violar cualquier ley termodinámica 
Por su definición la exergía no es fnción de estado, sino del estado-ambiente, pero si 
concideramos el ambiente como constante, podemos tomar la exergía como Función de estado. 
La exergía no cumple con el principio de conservación de la energía ya que, si bien no 
puede ser creada, puede ser detruida. 
6)- ¿De que forma podriamos enunciar el principio cero a partir del concepto de 
exergía? 
Podemos enunciar el principio cero en función de la exergía como sigue: 
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1. “La exergía entre dos sistemas en equilibrio es cero” 
2. “El ambiente es un contenedor de infinita anergía” 
3. “La exergía de una porción del ambiente respecto al resto es cero”. 
7)- Explique y represente en un diagrama (T,s) el proceso de igualación reversible 
para sistemas cerrados 
Para que un sistema pueda intercambiar calor con el 
ambiente en forma reversible, deberá estar en equilibrio 
térmico con él, es decir tener la misma temperatura 𝑇0. 
a) Como dentro del sistema termodinámico es 𝑇1 ≠ 𝑇0, 
deberán primero igualarse estas temperaturas y la única 
forma de hacerlo reversiblemente es mediante una expansión 
adiabática reversible si 𝑇1 > 𝑇0 o una compresión adiabática 
reversible si 𝑇1 < 𝑇0. Alcanzando de esta manera el punto a 
de estado (pa,To). 
b) A continuación y en una segunda etapa, mediante un 
proceso isotérmico reversible (expansión si 𝑝𝑎 > 𝑝0 o 
compresión si 𝑝𝑎 < 𝑝0), se obtiene la igualación de presiones 
y por lo tanto la igualación total del sistema termodinámico con el ambiente. 
Una vez alcanzado el equilibrio no es posible obtener ningún efecto útil del sistema 
cerrado. Lo mismo para sistemas abiertos. 
8) Explique, realice el esquema del sistema y represente en un diagrama (T,s) el 
proceso de igualación reversible para sistemas abiertos 
(Es igual al del sistema cerrado) 
9)- Explique el signo de la exergía para los casos p1>p0 y p1<p0 
En el caso deque 𝑝𝑎 > 𝑝0 L es positiva porque se busca el máximo efecto útil, pero si 𝑝𝑎 < 
𝑝0 L es negativa porque se trata de invertir la menor cantidad de exergía en el proceso. 
10)- Defina Máquina Térmica, su exergía, anergía y represente en un diagrama (T,s) 
El potencial de trabajo de la energía transferida de una fuente térmica a temperatura T es 
el trabajo máximo que puede obtenerse de esa energía en un ambiente a una temperatura T0, y 
que puede ser equivalente al trabajo producido por una máquina térmica de Carnot que opera 
entre la fuente y el ambiente. 
 𝐿𝑄 = 𝑊𝑡 𝑟𝑒𝑣 = 𝑓 𝑐.𝑄𝑟𝑒𝑣 =( 𝑇 −𝑇0) ∆𝑆 =( 1 − 𝑇0/𝑇).𝑄𝑟𝑒𝑣	
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𝐴𝑄 = (1−𝑓 𝑐) .𝑄𝑟𝑒𝑣 = 𝑄𝑟𝑒𝑣.𝑇0/𝑇	
11)- Defina Bomba de Calor, su exergía, anergía y 
represente en un diagrama (T,s) 
Una bomba de calor absorbe del ambiente el calor 𝑄0 𝑟𝑒𝑣 a 
la temperatura constante T0 < T y cede, al recinto 
calefaccionado RC, el calor 𝑄𝑟𝑒𝑣 a la temperatura T. El calor 
entregado la RC proviene en parte del medio ambiente exterior y en parte del trabajo 𝑊𝑡 𝑟𝑒𝑣 
empleado para el funcionamiento de la bomba. En está máquina nos interesa el calor 𝑄𝑟𝑒𝑣 cedido 
a la temperatura T. 
𝐿𝑄 = 𝑊𝑡 𝑟𝑒𝑣 = 𝑓 𝑐.𝑄𝑟𝑒𝑣 =( 𝑇 −𝑇0) ∆𝑆 = ( 1 − 𝑇0/𝑇).𝑄𝑟𝑒𝑣	
𝐴𝑄 = (1−𝑓 𝑐) .𝑄𝑟𝑒𝑣 = 𝑄𝑟𝑒𝑣.𝑇0/𝑇	
12)- Defina Máquina Frigorifica, su exergía, anergía y represente en un diagrama (T,s) 
Una máquina frigorífica absorbe del recinto frío el calor 𝑄0 𝑟𝑒𝑣 a la temperatura constante 
T<T0 y cede, al medio ambiente exterior, el calor 𝑄𝑟𝑒𝑣 a la temperatura T0. Para accionar ésta 
máquina se deberá ceder un trabajo técnico 𝑊𝑡 𝑟𝑒𝑣 desde el exterior. En esta máquina nos 
interesa el calor 𝑄0 𝑟𝑒𝑣 absorbido a la temperatura T. 
𝐿𝑄 = 𝑊𝑡 𝑟𝑒𝑣 = 𝑓 𝑐.𝑄𝑟𝑒𝑣 =( 𝑇0 − 𝑇) ∆𝑆 = ( 1 − 𝑇0/𝑇).𝑄𝑟𝑒𝑣	
𝐴𝑄 = (1−𝑓 𝑐) .𝑄𝑟𝑒𝑣 = 𝑄𝑟𝑒𝑣.𝑇0/𝑇	
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13)- Enuncie y explique el principio de exegía. 
La exergía de un sistema aislado durante un proceso siempre disminuye o, en el caso 
límite de un proceso reversible, permanece constante; en otros términos, la exergía nunca 
aumenta y es destruida durante un proceso real. 
∆𝐿𝑎𝑖𝑠𝑙𝑎𝑑𝑜= −𝑇0.𝑆𝑔𝑒𝑛 = −𝑇0* (𝑆2 −𝑆1) 
𝑇0 > 0(𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑎𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒) 
 𝑆𝑔𝑒𝑛 ≥ 0 
∆𝐿𝑎𝑖𝑠𝑙𝑎𝑑𝑜= −𝑇0.𝑆𝑔𝑒𝑛 ≤ 0 
∆𝐿𝑎𝑖𝑠𝑙𝑎𝑑𝑜= 𝐿2 −𝐿1 𝑎𝑖𝑠𝑙𝑎𝑑𝑜 ≤0 
14)- Defina grado de reversibilidad y rendimiento exergético. Analice casos 
particulares para máquinas motrices y operatrices 
El grado de calidad o reversibilidad de un proceso nos da una indicación de la calidad de 
un proceso. 
𝜑 =𝐸𝑥𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑟𝑒𝑐𝑢𝑝𝑒𝑟𝑎𝑑𝑎/𝐸𝑥𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑒𝑚𝑝𝑙𝑒𝑎𝑑𝑎 0 ≤ 𝜑 ≤ 1 
Cuando se considera que la exergía que abandona el sistema en el escape se pierde 
totalmente, se define el rendimiento termodinámico (η𝑡𝑑) o rendimiento isoentrópico (η𝑠),(válido 
este último para procesos adiabáticos): 
Para el caso de máquinas motrices: 
η𝑡𝑑 = 𝐸𝑥𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑟𝑒𝑐𝑢𝑝𝑒𝑟𝑎𝑑𝑎 / 𝐸𝑥𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑒𝑚𝑝𝑙𝑒𝑎𝑑𝑎 = 𝐿𝑎𝑝 / 𝐿𝑖 = 𝑊𝑖𝑟𝑟 / 𝑊 𝑟 
Para el caso de máquinas operatrices: 
η𝑡𝑑 =𝐸𝑥𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑒𝑚𝑝𝑙𝑒𝑎𝑑𝑎 / 𝐸𝑥𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑟𝑒𝑐𝑢𝑝𝑒𝑟𝑎𝑑𝑎=𝐿𝑖 / 𝐿𝑎𝑝=𝑊 𝑟 / 𝑊𝑖𝑟𝑟 
UNIDAD 6 Transmisión de calor: 
1)- Defina y explique la transmisión de calor por conductividad y especifique la 
fórmula empleada para su cálculo. 
Conducción: La transmisión de calor por conductividad se da en los sólidos y se 
caracteriza por la inmovilidad de las moléculas, es decir que ésta transmisión se efectúa de 
molécula a molécula. En efecto si nosotros calentamos una barra de acero en un extremo, las 
moléculas en contacto con la llama aumentan su energía de agitación y al chocar con las vecinas 
que se mueven más lentamente, les entregan parte de la energía cinética. 
𝑑𝑞 = −𝜆.𝑑𝐹.𝜕𝑡 / 𝜕𝑥.𝑑𝑧 
El signo negativo significa que el calor fluye hacia temperaturas menores. 
 𝜆: es el coeficiente de conductividad térmica que se define como: el calor que fluye en la 
unidad de tiempo, entre dos caras de una cubo de 1 [m] de lado, cuando entre ellas hay una 
diferencia de temperatura de 1 [ºC]. 
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 𝜕𝑡 𝜕𝑥: es el gradiente de temperatura en la dirección del flujo. 
2)- Defina y explique la transmisión de calor por convección y especifique la fórmula 
empleada en su cálculo. 
Convección: Es un mecanismo de transporte del calor mediante el escurrimiento de los 
fluidos calientes. El intercambio se produce por el movimiento molecular y mezcla de moléculas 
calientes con otras frías, debido a la diferencia de densidad producida por la diferencia de 
temperatura. Ejemplos de este fenómeno pueden observarse en los sistemas de calefacción por 
agua caliente, o en el caso de la estufa de aire caliente. 
𝑄 = ℎ𝑝.𝐹. 𝑡1 −𝑡2 [𝑘𝑐𝑎𝑙 / h ] 𝑜 [𝑊] 
F: superficie de la pared de intercambio. 
𝑡1 −𝑡2 : diferencia de temperatura entre la superficie y la masa fluida. 
h𝑝: coeficiente de película, que se determina experimentalmente y se encuentra tabulado. 
3)- En la transmisión de calor entre fluidos a temperatura variable que convendria 
desde el punto de vista técnico y económico: un intercambiador de calor de igual sentido 
de la corriente o sentido contrario. Justifique su respuesta. 
En el caso de que sea importante el producto y el proceso se usa un intercambiador de 
calor de sentidos contrarios, si ése no es el caso se puede usar uno de sentidos iguales. 
4)- Defina radiación térmica 
Radiación térmica: Es la forma de radiación que emiten los cuerpos debido a su 
temperatura, y difiere de las otras formas de radiación electromagnética que no están 
relacionadas con la temperatura. Todos los cuerpos a una temperatura superior al cero absoluto 
emiten radiación térmica. 
5)- Defina superficie negra o cuerpo negro. Analice propiedades. 
Superficie negra: Se define como una superficie que absorbe la totalidad de la radiación 
que incide en ella, sin importar la longitud de onda o ángulo de incidencia: no hay radiación 
reflejada 
Consecuencias: 
1. La superficie absorbe toda la radiación que llega y cuando emite lo hace en todo el 
espectro. 
 2. No existe ningún superficie que, dadas una temperatura y una longitud de onda, pueda 
emitir más radiación que un cuerpo negro. 
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3. La radiación emitida por un cuerpo negro no tiene dirección preferencial, es decir, es 
difusa. 
6)- Enuncie la ley de Stefan-Boltzmann y de Planck. 
 i) _La energía de radiación emitida por un cuerpo negro por unidad de tiempo y por 
unidad de área superficial se puede determinar mediante: 
𝐸𝑏 𝑇 = 𝜎*𝑇4 [𝑊 / 𝑚2] 
 𝐸 : Poder emisivo del cuerpo negro. 
 𝜎 = 5,67.10−8 𝑊/𝑚2𝐾4 : Constante de Stefan-Boltzmann. 
 𝑇 [𝐾]: es la temperatura absoluta de la superficie. 
ii) _ El poder de emisión espectral de un cuerpo negro (o potencia emisiva monocromática) 
se define como la energía radiante emitida por unidad de superficie y por unidad de longitud de 
onda y se determina mediante: 
𝐸𝑏λ =𝐶1λ−5 /(𝑒𝐶2 λ𝑇 −1) 
[𝑊 / (𝑚2 μ𝑚)] 
(λ): Potencia emisiva monocromática. 
𝐶1:3,742.108 [𝑊 / μ𝑚4 𝑚2]. 
𝐶2:1,4389.104 µ . 
λ [μ𝑚]: Longitud de onda. 
7)- Enuncie la ley de Kirchoff. 
Ley de Kirchhoff: Establece que la emisividad y la absorbencia de una superficie son 
iguales para igual temperatura y longitud de onda. 
𝑄𝑎𝑏𝑠 = 𝛼 𝑄𝑖𝑛𝑐𝑖𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 
UNIDAD 7 COMBUSTIÓN: 
1)- ¿Que es un combustible? 
Combustión: Es toda sustancia que al combinarse con el oxígeno es capaz de reaccionar 
desprendiendo una gran cantidad de energía calórica, la cual se aprovecha para la obtención de 
algún efecto útil específico. 
2)- Efectúe una clasificación según su origen, grado de preparación y estado de 
agregación. 
La clasificación de los combustibles convencionales puede realizarse de diferentesformas: 
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1. Según su origen, pueden ser fósiles o no fósiles, según procedan o no de restos 
fermentados de seres vivos, sepultados en la era secundaria. 
2. Según su grado de preparación se clasifican en: naturales, su utilización es directa tal y 
como aparecen en origen, y elaborados o manufacturados, que deben ser sometidos a complejos 
tratamientos o incluso a preparación química específica. 
3. Dependiendo de la fase en que se presenten en: sólidos, líquidos y gaseosos. La fase 
es uno de los factores determinantes en el diseño de los dispositivos de combustión así como en 
el de las instalaciones de preparación y manejo del combustible. 
3)- Defina combustión y cuales serían los elementos más importantes y los más 
perjudiciales 
Combustión: Es un proceso de oxidación rápida del combustible que libera una gran 
cantidad de energía térmica. Los elementos combustibles más importantes de la industria son: el 
carbono y el hidrógeno. Los elementos más perjudiciales son el azufre y los NOx, ya que pueden 
dar lugar a la posterior formación de ácidos. La principal fuente de oxígeno para la combustión: el 
aire. 
4)- ¿Por qué es importante el balance de materia en un proceso de combustión 
completa? 
Tiene como misión determinar la cantidad de oxígeno o aire necesario para efectuar la 
combustión completa de una unidad de cantidad de materia (C.M.), como así también calcular las 
cantidades de gases y humos resultantes de la combustión. 
5)- ¿Por qué es necesario considerar el denominado aire real? ¿Como se determina? 
¿De qué depende el factor de dilución? 
Debido a la rapidez de la combustión, disociación previa incluida, y las distintas 
presentaciones de los combustibles, especialmente los sólidos, resulta imposible que en un breve 
tiempo, cada molécula de combustible encuentre su correspondiente de oxígeno, por lo que en la 
práctica para tratar de lograr la combustión completa, es necesario introducir una cantidad de aire 
mayor que la mínima, que llamamos Aire Real: Lr. 
A la relación, se denomina Factor de Dilución 
El factor de dilución es función del tipo de combustible, de su presentación y del lugar 
donde se quema. Al mejorar la tecnología de las cámaras de combustión y hogares mejora este 
factor. 
6)- Que condiciones se deben cumplir para asegurar una buena combustión? 
Justifique 
Se debe cumplir la regla de las tres T: tiempo (necesario para que se produzca la 
reacción), temperatura (necesaria para que se produzca la reacción) y turbulencia (mezcla 
adecuada de aire y combustible). 
7)- Por que es importante efectuar un control de la combustión? 
Al supervisar un proceso de combustion resulta imprescindible contar con la siguiente 
información: 
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i) _ Análisis elemental del combustible: para calcular el aire real (Lr) necesario (a la 
condicion ambiente) y verificar si los ventiladores suministran ese aire. 
ii) _ De igual forma se procede para el Volumen de los gases húmedos. Composición de 
los gases de combustion: para controlar la marcha del proceso, falta o exceso de aire, producción 
de CO y el valor del factor de dilución. 
8)- Qué es el Diagrama de Ostwald y como se interpretan los ensayos de combustión 
en el mismo? Falta digrama (es el del triangulo) 
El diagrama de Ostwald es un gráfico que muestra la calidad de la combustión en función 
de la cantidad de CO, O2 y el factor de dilución. 
Zona 1: Optima. Bajo CO y bajo factor de dilución. 
Zona 2: Escaso de aire (factor de dilución alto). Hay que disminuir el aire. 
Zona 3: Bajo factor de dilución y CO alto. Habría que suministrar más aire. 
Zona 4: Altos valores de factor de dilución y CO. En este caso la combustión no se realiza 
en condiciones adecuadas. No se cumple la Regla de las Tres T. 
9)- Defina Poder Calorifico de un combustible, Poder Calorifico Superior e Inferior. 
Poder calorífico: El poder calorífico es la cantidad de energía por unidad de masa o 
volúmen de materia que se puede desprender al producirse una reacción de oxidación 
Poder Calorífico Superior (Hs): es la cantidad de calor cedida por la combustión de una 
unidad de masa o volumen de combustible cuando los gases producto de la combustión se enfrían 
hasta la temperatura ambiente. 
 Poder Calorífico Inferior (Hi): cuando el vapor de agua producto de la combustión 
permanece en la fase de vapor, el Hs se disminuye en el calor de vaporización del agua. 
10) ¿Como logro, en un proceso de combustión, una temperatura de reacción mayor 
a la adiabatica? 
En el diagrama (I,t), los procesos de transferencia de energía de los gases a otros medios, 
se realizan siguiendo curvas de λ=cte. 
Si para un combustible dado se necesitan temperaturas de reacción mayores que la 
máxima adiabática que se obtiene para un λ adecuado, podemos optar por dos soluciones: 
● Usar O2 puro. (Reduciendo así su volumen 5 veces, y no gasto energía calentando 
elementos que no me van a servir después) 
● Precalentar el aire de combustión. (Me permite trabajar en temperatúras más altas, rompe 
los enlaces, incrementa la eficiencia) 
La opción más conveniente es precalentar el aire, ya que el proceso es más económico 
porque puedo usar los gases que estan saliendo del sistema para esto. 
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UNIDAD 8 Generadores de vapor: 
1) Realice una clasificación de las calderas de vapor según: posición relativa de los 
gases, de los tubos, por forma de los tubos y según el servicio. 
Clasificación de las calderas de vapor 
Por la posición relativa de los gases calientes y el agua se clasifican en: 
● Acuotubulares: la circulación de agua se realiza por el interior de los tubos, mientras que 
los gases de combustión rodean a los tubos 
● Pirotubulares: la circulación de los gases se realiza por el interior de los tubos. 
Por la posición de los tubos se clasifican en: 
● Verticales, horizontales e inclinados. 
Por la forma de los tubos se clasifican en: 
● Tubos rectos y tubos curvados. 
Por la naturaleza del servicio que prestan: 
● Fijas, portátiles, locomoviles y marinas 
2) Defina caldera acuotubular y explique su principio de funcionamiento 
Caldera acuotubular: La circulación de agua se realiza por el interior de los tubos, mientras 
que los gases de combustión rodean a los tubos 
Princincipios de funcionamiento: Sólo una rama del tubo se calienta, ya que la otra se 
encuentra protegida por una pantalla aisladora.

En la rama izquierda, el calor calienta el agua, generando vapor y haciendo que ambos (agua y 
vapor) se muevan hacia arriba. 
Esta mezcla entra al colector y el agua fría pasa a ocupar su lugar en el tubo calentado. El 
agua fría se encuentra en el tubo no calentado y en la parte inferior del colector.

De esta forma, existe un movimiento continuo de agua-vapor en la dirección que señalan las 
flechas, en las que siempre la mezcla de agua caliente y vapor sube al colector, mientras el agua 
fría del fondo del colector baja y ocupa el lugar de esta mezcla. 
3) Indique las ventajas y desventajas de una caldera acuotubular. 
VENTAJAS 
- Menor peso por unidad de potencia generada.
- Por tener pequeño volumen de agua en relación a su capacidad de evaporación, 
puede ser puesta en marcha rápidamente.
- Mayor seguridad para altas presiones.
- Mayor eficiencia.
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- Son inexplosivas. 
DESVENTAJAS 
- Su costo es mayor 
- Deben ser alimentadas con agua de gran pureza, ya que las incrustaciones en el 
interior de los tubos son, a veces, inaccesibles y pueden provocar roturas de los mismos. 
- Debido al pequeño volumen de agua, le es más difícil ajustarse a las grandes 
variaciones del consumo de vapor, siendo necesario trabajarlas a mayor presión que la 
necesaria en las industrias. 
4) Indique las partes que componen una caldera acuotubular. 
5) Defina caldera pirotubular y explique su principiode funcionamiento. 
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Caldera Pirotubular: La circulación de los gases se realiza por el interior de los 
tubos 
Principio de funcionamiento: Las calderas pirotubulares están provistas de unos 
tubos a través de cuyo interior circulan los gases de combustión, estando rodeados de 
agua por el exterior.

Los tubos se instalan normalmente en la parte inferior de un tambor sencillo, debajo del 
nivel de agua, de forma que nunca estén secos. 
Las calderas pirotubulares pueden ser horizontales o verticales. En las primeras, 
prácticamente todo el espacio del cilindro de la caldera está ocupado por tubos, el volumen 
del vapor se ha reducido al mínimo, usándose un domo para su recolección. 
6) Indique las ventajas y desventajas de una caldera pirotubular 
VENTAJAS 
- Menor costo inicial, debido a la simplicidad de diseño en comparación con las 
acuotubulares de igual capacidad.
- Mayor flexibilidad de operación, ya que el gran volumen de agua permite absorber 
fácilmente las fluctuaciones en la demanda de vapor. 
- Menores exigencias de pureza en el agua de alimentación, porque las 
incrustaciones formadas en el exterior de los tubos son más fáciles de atacar y son 
eliminadas por las purgas.
- Facilidad de inspección, reparación y limpieza. 
DESVENTAJAS 
- Mayor tamaño y peso que las acuotubulares de igual capacidad.
- Mayor tiempo para subir presión y entrar en funcionamiento.
- Gran peligro en caso de explosión o ruptura, debido al gran volumen de agua 
almacenado.
- No son empleadas para altas presiones. 
7) Indique las partes que componen a una caldera pirotubular.
 
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8) Defina: cámara de agua, de vapor, y de alimentación de agua. 
CAMARA DE AGUA 
Es el volumen de la caldera que está ocupado por el agua que contiene y tiene 
como límite superior un cierto nivel mínimo del que no debe descender nunca el agua 
durante su funcionamiento. Es el comprendido del nivel mínimo visible en el tubo de nivel 
hacia abajo. 
 
CAMARA DE VAPOR 
Es el espacio o volumen que queda sobre el nivel superior máximo de agua y en el 
cual se almacena el vapor generado por la caldera.

Mientras más variable sea el consumo de vapor, tanto mayor debe ser el volumen de esta 
cámara. 
En este espacio o cámara, el vapor debe separarse de las partículas de agua que 
lleva en suspensión. Por esta razón, algunas calderas tienen un pequeño cilindro en la 
parte superior de esta cámara, llamada “domo”, y que contribuye a mejorar la calidad del 
vapor (hacerlo más seco). 
CAMARA DE ALIMENTACION DE AGUA 
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Es el espacio comprendido entre los niveles máximo y mínimo de agua. Durante el 
funcionamiento de la cámara, se encuentra ocupada por agua y/o vapor, según sea donde 
se encuentre el nivel de agua. 
9) Defina tiraje en una caldera y su finalidad. 
Para que los gases se muevan desde la cámara de combustión, que es donde se 
generan los gases debido a la combustión, hacia la chimenea de la caldera es necesario 
que exista un determinado P, para vencer a las resistencias que se oponen al movimiento 
de los gases dadas por los rozamientos, cambios de direcciones, desaceleraciones y 
aceleraciones que puedan tener en su camino. 
Este tiraje en las calderas se puede producir de 2 maneras: 
- En forma Natural (producido por una chimenea).
- En forma Artificial (producido por ventiladores). 
El tiraje tiene por finalidad: 
1) Hacer llegar al hogar el aire necesario para la combustión. 
2) Obligar a los gases a recorrer los conductos de humos con velocidad aceptable. 
3) Evacuar los gases en las capas relativamente altas en la atmósfera, para que no 
produzcan inconvenientes en las regiones habitadas. 
10) Indique las formas de tiraje existentes. 
Tiro Forzado: Con un solo ventilador (VTF) se deben vencer todas las resistencias 
del circuito. Esto obliga a trabajar con la cámara de combustión (CC) presurizada, con lo 
que se gana en turbulencia pero se deben construir la cubierta y ciertos elementos 
auxiliares de tal que no permitan fugas al exterior. 
Tiro inducido: el inducido “puro”, prácticamente no existe pues en este se utiliza 
un ventilador a la salida (antes de la chimenea) para que aspire los gases a través de los 
conductos, precalentador, economizador, etc. Como los gases están calientes en este 
punto, el ventilador de tiro inducido (VTI) es de tamaño mucho mayor que el ventilador de 
tiro forzado (VTF) y requiere mayor mantenimiento. 
Tiro balanceado: cuando se colocan un ventilador de tiro forzado (VFT) y un 
ventilador de tiro inducido (VTI) calculándose que en la cámara de combustión (CC) exista 
la presión atmosférica o una leve depresión (3 a 5 [mmca]). Por lo que no es posible 
producir la turbulencia necesaria. Se prefiere la depresión en la cámara de combustión 
(CC) para evitar el soplado de gases caliente hacia fuera. Es el más usado. 
UNIDAD 9: MOTORES Y TURBINAS 
1) Defina motor de cuatro tiempos 
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Son motores con válvulas de admisión y escape de comando mecánico mediante árbol de 
levas y con cigüeñal. 
 Los motores de 4 tiempos o carreras, producen una combustión o carrera motriz cada 2 
vueltas de cigüeñal. 
2) Explique y represente en un diagrama (p,v) y (T,s) el Ciclo Otto 
Etapas del ciclo: 
1-2: Aspiración de una mezcla de aire combustible, realizada en el carburador o en el 
múltiple de admisión. Aire/Comb.: 12 a 16. 
2-3: Compresión adiabática de la mezcla. V2/V3=8 a11. 
3-4: Encendido eléctrico o electrónico y combustión a V3 constante. 
4-5: Expansión adiabática de los gases. Carrera motriz. 
5-2: Escape. 
2-1: Expulsión de los gases residuales. 
3) Explique y represente en un diagrama (p,v) y (T,s) el Ciclo Diesel. 
 
Etapas del ciclo: 
1-2: Aspiración de aire puro, siempre la misma cantidad en volumen. No hay 
estrangulación. 
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2-3: Compresión adiabática del aire hasta 60-70 [bar] con una gran elevación de 
temperatura. Relación de compresión entre 12 a 21. 
3-4: Inyección y pulverización del combustible con presiones de inyección mayores a 200 
[bar] y combustión simultánea por autoencendido a p3=cte. 
4-5: Expansión adiabática de los gases de combustión. 
5-2: Escape. 
2-1: Expulsión de los gases y cambio de carga 1-2. 
4) Indique las caracteristicas necesarias de los combustibles para motores 
Otto y Diesel. 
En el ciclo Otto la T3 depende de la relación de compresión, la que a su vez será función 
de la calidad (Número Octano del Combustible). Este número mide la estabilidad con la 
temperatura del combustible, el cual debe ser “químicamente estable” y no auto encenderse 
cuando la misma aumenta, durante la compresión adiabática de la mezcla aire combustible. A 
mayor relación de compresión mayores deberán se los NO de los combustibles usados. 
Las condiciones a cumplir por el combustible para un motor diesel, son opuestas. Debe 
auto encenderse con facilidad (Número Cetano). 
Las temperaturas T5 son menores en el ciclo Diesel que en el Otto. 
5) ¿Que es una turbina?. Clasifiquela según: principio de funcionamiento, 
punto de vista constructivo y utilización. 
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Turbinas: Son máquinas rotativas que transforman la energía del vapor (entalpía) en 
energía cinética y, luego, ésta es cedida al rotor obteniéndose el trabajo técnico correspondiente. 
Clasificación de las Turbinas 
1- Según su principio de funcionamiento: 
 a) Turbinas de acción: si la transformación tiene lugar en órganos fijos. Es decir con grado 
de reacción igual a cero. 
b) Turbinas de reacción: si la transformación tiene lugar en el rotor. Es decir con grado de 
reacción igual a 0,5. 
2- Desde el punto de vista constructivo: 
a) Turbinas de cámara: con un grado de reacción de 0 a 0,2.b) Turbinas de tambor: con un grado de reacción igual a 0,5. 
3-Según la utilización: 
a) Turbinas convencionales: son empleadas en centrales térmicas para la generación de 
energía eléctrica. 
 b) Turbinas nucleares: son de diseño similar a las convencionales pero con vapor 
saturado. 
c) Turbinas industriales: son turbinas empleadas en accionamientos industriales de 
generadores eléctricos, molinos, bombas centrifugas, ventiladores, etc. y para suministrar vapor 
para los procesos de calefacción. 
 d) Turbinas para barcos: son las turbinas para accionar las hélices y generadores 
eléctricos de barcos. 
6) Defina grado de reacción y represente el mismo en un diagrama (T,s). 
 
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7) Analice las pérdidas o irreversibilidades presentes en una turbina. 
Pérdidas interiores 
1) Por rozamientos internos 
2) Por choques 
3) La velocidad de salida 
4) Por fugas intersticiales 
Pérdidas exteriores 
1) Por rozamientos mecánicos 
2) Por rozamiento de disco 
Pérdida por rozamiento del flujo En las de acción, la caída de entalpía por escalonamiento 
es mayor, y además se transforma de una vez en energía cinética en la corona fija. Mayores 
velocidades y curvatura de álabes más pronunciados en el rodete provocan mayores pérdidas. 
En las turbinas de reacción, el flujo salta más limpiamente de uno a otro escalonamiento, 
por lo que se aprovecha mejor la velocidad de salida de uno como velocidad de entrada. 
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UNIDAD 10: CICLOS 
1) Defina el Ciclo de Carnot e indique porque no puede ser realizable en la práctica. 
El ciclo de Carnot 
Los ciclos reversibles proporcionan límites 
superiores al desempeño de los ciclos reales y sirven 
como puntos de partida en el desarrollo de ciclos 
reales y se modifican según sea necesario para 
satisfacer ciertos requerimientos. 
Se compone de cuatro procesos reversibles, 
dos isotérmicos y dos adiabáticos, y que es posible 
llevar a cabo en un sistema cerrado o de flujo 
estacionario. 
No puede ser utilizado en la practica ya que las 
temperaturas subcríticas resultan menores a 375·C para los cuales el rendimiento del ciclo 
resulta bajo, y porque la relación de volúmenes inicial y final es muy grande. No se puede 
depender de materiales que soporten simultaneamente grandes presiones y temperaturas 
ya que no es rentable debido a que los materiales son muy costosos. 
No puede ser resalizable en la práctica, porque es un proceso ideal, en al práctica 
hay pérdidas por lo que no se realizaría completo en la práctica. 
Se dice que un proceso termodinámico es reversible, cuando acometiendo 
pequeños cambios en el ambiente podemos conseguir que recorra su trayectoria inversa. 
En la práctica es imposible, en la naturaleza todos los procesos que ocurren son 
irreversibles. Sin embargo el estudio de estos procesos es muy útil pues nos da el valor del 
rendimiento máximo que se puede obtener de una máquina. 
Todos los procesos reales tienen alguna irreversibilidad, ya sea mecánica por 
rozamiento, térmica o de otro tipo. Sin embargo, las irreversibilidades se pueden reducir, 
pudiéndose considerar reversible un proceso cuasiestático y sin efectos disipativos. Los 
efectos disipativos se reducen minimizando el rozamiento entre las distintas partes del 
sistema y los gradientes de temperatura; si el tiempo característico del proceso es mucho 
mayor que el tiempo de relajación (el tiempo que transcurre entre que se altera el equilibrio 
hasta que se recupera). 
Si se hace que los procesos adiabáticos del ciclo sean lentos para minimizar las 
irreversibilidades se hace imposible frenar la transferencia de calor. Como las paredes 
reales del sistema no pueden ser completamente adiabáticas, el aislamiento térmico es 
imposible, sobre todo si el tiempo característico del proceso es largo. Además, en los 
procesos isotermos del ciclo existen irreversibilidades inherentes a la transferencia de 
calor. Por lo tanto, es imposible conseguir un ciclo real libre de irreversibilidades, y por el 
primer teorema de Carnot la eficiencia será menor que un ciclo ideal. 
2) Defina el Ciclo de Joule-Brayton, represente en un diagrama (T,s), realice un 
esquema del mismo e indique los equipos componentes. 
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El ciclo termodinámico teórico por el cual funcionan todas las turbinas a gas es el Ciclo 
BRAYTON. 
Las transformaciones que se realizan en el ciclo son: 
1La compresión 1-2 representa la compresión isoentropico del aire que se realiza con 
el compresor axial. 
2 La transformación 2-3 representa la combustión a presión constante donde se 
produce el aporte de calor del medio al sistema debido a la inyección del combustible 
en el punto 2. 
3 La transformación 3-4 representa la expansión isoentropica de los gases de 
combustión que se desarrolla en la turbina. 
4 La transformación 4-1 no existe en la realidad solo se representa para cerrar el 
ciclo, el ciclo Brayton es un ciclo abierto. El punto 4-1 se puede interpretar como la 
devolución del calor del sistema al ambiente a través de los gases de escape de la 
turbina. 
3) Defina el Ciclo de Clausius- Rankine, represente en un diagrama (T,s), realice un 
esquema del mismo e indique los equipos componentes. 
Ciclo de Clausius - Rankine: Corresponde al ciclo termodinámico donde se estuda la 
conversion del calor en trabajo en una máquina de vapor 
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Consideraciones: 
Se puede elevar el rendimiento elevando 
la temperatura promedio a la cuál se 
agrega calor al vapor y/o disminuyendo la 
temperatura promedio a la cual se libera calor al ambiente. 
Durante la liberación del calor, la temperatura promedio se puede reducir, disminuyendo la 
presión de salida de la turbina, lo que implica una presión en el condensador más baja 
(incrementando el vacío). 
Durante la adición de calor al vapor la temperatura promedio se puede incrementar 
elevando la presión de la caldera o sobrecalentando el fluido a mayores temperaturas 
La bomba recolecta condensado a baja presión y 
temperatura. Típicamente una presión menor a la 
atmosférica, estado (3) y comprime el agua hasta la 
presión de la caldera (4). Este condensado a menor 
temperatura de la temperatura de saturación en la caldera 
es inyectada a la caldera. En la caldera primero se 
calienta, alcanzando la saturación y luego se inicia la 
ebullición del líquido. En (1) se extrae el vapor de la 
caldera (con un título muy cercano a 1) y luego se 
conduce el vapor al expansor. En este ejemplo el 
expansor es una turbina. Allí se expande, recuperando 
trabajo, en la turbina, hasta la presión asociada a la 
temperatura de condensación (2). El vapor que descarga la máquina entra al condensador donde 
se convierte en agua al entrar en contacto con las paredes de tubos que están refrigerados en su 
interior (típicamente por agua). El condensado se recolecta al fondo del condensador, donde se 
extrae (3) prácticamente como líquido saturado. 
Allí la bomba comprime el condensado y se repite el ciclo. 
4) Indique como trabaja una central de ciclo combinado, sus ventajas respecto a 
los otros ciclos. Realice un esquema de la misma. 
Las centrales de ciclo combinado están integradas por dos diferentes tipo de unidades 
generadoras: una turbina de gas y una turbina de vapor. 
La turbina de gas funciona con la presión que recibe de los gases calientes que se forman 
en le proceso de combustión. 
Un compresor alimenta con aire a alta presión a una cámara de combustión en la que se 
inyecta el combustible, que la quemarse generará gases a alta temperatura y presión. Estos gases 
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alimentan a la turbina de gas donde se expanden, generando energía mecánica que se transforma 
en energía eléctrica mediante un generador. 
Los gases de escape de la turbina de gas salen a una temperatura entre500 [ºC] y 600 
[ºC], motivo por el cual se emplean para producir vapor en un segundo ciclo y con este vapor 
accionar una turbina, siguiendo un proceso semejante al descrito para las plantas térmicas 
convencionales. 
Para un apropiado funcionamiento de las centrales de ciclo combinado el combustible del 
primer ciclo con gases de combustión debe ser un combustible con el cual se logren temperaturas 
más elevadas en la combustión que con el carbón, por lo que se emplea gas natural. 
Las centrales convencionales de un ciclo tienen baja eficiencia, entre 25 y 35 [%] 
comparada con la del ciclo combinado, cuya eficiencia alcanza en la actualidad alrededor de 55 
[%]. 
5) Represente en un diagrama (T,s) el ciclo inverso,realice un esquema de la 
instalación e indique sus componentes 
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