Estado termodinámico
Está definido por los valores que toman las variables de estado, presión, volumen específico, temperatura, entalpía y entropía. Normalmente sabiendo el valor de 2 de ellas, se puede conocer el valor que tienen las otras, es decir se puede conocer el estado termodinámico. Con solo cambiar de valor una de ellas, la otras deben cambiar de valor. Es decir con solo variar una variable se producirá un cambio de estado.
Conservación de la energía.
La variación en la energía de un sistema tiene el mismo valor que la transferencia neta (lo que entra menos lo que sale) de energía a dicho sistema.
1 PPIO genérico:
La energía del sistema en un instante 2 es del mismo valor que la que tenia en un instante anterior 1 MAS el calor en sentido entrante (Qneto ent) MENOS el trabajo en sentido saliente del sistema (Wneto saliente).
Poner ecuación de 2 bis bis atrás
Siendo en esta ecuación:
El trabajo invertido en vencer resistencias pasivas es la energía perdida: Wperdidas La energía del sistema dedicada a vencer los esfuerzos viscosos laminares se transforman en calor que queda en el sistema (Qent int).
El trabajo de presión, es la energía que se ha de emplear para mantener la presión que el fluido externo al sistema ejerce sobre la masa del sistema en estudio. En caso de sistemas cerrados es cero, pues no tiene contacto con el exterior.
Con las anteriores expresiones podemos tener que para un sistema cerrado:
Haciendo diversos cambios en la anterior expresión, obtenemos las siguientes.
1 ppio: sistm cerrado:
En estos sistemas el trabajo neto saliente del sistema es la integral p dv. Este está invertido en: Wroz viscoso y W eje/tec. Y este último es igual al Wutil más el W de perdidas en resistencias pasivas.
Expresión 1: De la ecuación genérica, aplicada a un sistema cerrado, sabiendo que la parte de la energía que el sistema desarrolla (integral p dv) se invierte en parte en vencer los esfuerzos viscosos y que ello genera un calor por rozamiento de igual valor que entra en el sistema llamado calor interno, ambos se anulan y tendremos que: la energía interna en estado 2=U1 mas el calor neto entrante (Qneto ent ext) menos el trabajo técnico. El anterior calor normalmente no tiene calor cedido por el sistema y se queda la componente entrante exterior (Qent ext)
Expresión 2: tenemos en esta expresión para poder calcular las transformaciones termodinámicas el trabajo tecnico es igual al que el sistema hace menos el de rozamiento viscoso. Entonces la variación de energía interna es igual al calor que viene del exterior del sistema (Qent ext) menos el trabajo realizado por el sistema (integral p dv, Wneto saliente) mas el trabajo de rozamiento viscoso.
1 ppio sistema abierto:
El trabajo realizado por el sistema tiene ahora un nuevo componente=el trabajo de presión o de flujo. Usando la expresión genérica, tenemos:
La energía del sistema tiene las siguientes formas: interna, de presión, cinética y potencial. El trabajo de presión y la energía interna conforman la entalpía.
Expresión 1: Calor neto entrante (Qneto ent = Qent ext+Qsal ext +Qent int=Qneto ent ext+ Qent int) menos el W eje/tec menos el trabajo viscoso = la variación de entalpía mas la variación de e cinet mas la de potencial gravitatoria.
En esta expresión qent, es el calor neto entrante.
Expresión 2: calor neto entrante exterior menos W eje/tec = a la variación de entalpía mas la variación de e cinética mas la de potencial gravitatoria. La e potencial se desprecia.
Donde este calor es el neto entrante del exterior del sistema: Qneto ent ext, dado que el calor interno y el trabajo de roz viscoso se anulan entre si al tener el mismo valor. Si el sistema no cede calor, como ya se ha dicho este término puede ser el Qent ext.
Aplicada esta ecuación de sistema abierto para una turbina, vemos el trabajo es energía que saco de la energía térmica (entalpía= energía interna térmica y de presión) y de la energía cinética.
Tendremos mas trabajo en el eje a base de reducir al máximo h2 ( teniendo mucha expansión) y reduciendo C2 (velocidad absoluta de la vena fluida).
Expresión del trabajo técnico desarrollado en un sistema abierto o cerrado.
Diferenciado la ecuación del 1 ppio y la entalpía obtenemos: 
Igualando con la expresión 2, obtenemos que el W que un sistema abierto puede sacar al exterior es = a la perdida (-?) de energía cinética menos la integral v dp menos la energía perdida en ineficiencias (resistencias pasivas). Ec 2,33.
Este trabajo útil se suele identificar con el trabajo efectivo o el propio técnico.
Luego el trabajo se obtiene de coger del flujo energía q este tiene forma de velocidad y presión. Si hay perdida de presión (dp<0, y menos por menos es mas) y de energía cinética, se obtiene trabajo en el eje. Si observamos la ecuación anterior a esta, vemos que el trabajo dependía de la entalpía y de la e. cinética, es lógico pues entalpía está formada por energía interna y presión, luego ambas expresiones dicen lo mismo.
FUERZA Y PAR
El flujo por llevar velocidad se llama cantidad de movimiento. La variación de esta magnitud vectorial, en modulo o en dirección solamente, necesita que al flujo se le aplique una fuerza. Esta es hecha por un elemento que desvía el flujo, la fuerza es la misma que el fluido ejerce sobre dicho elemento, según 2 Ley Newton. Según el TTR, las fuerzas aplicadas a un flujo se invierten en cambiar la cantidad de movimiento y en soportar la presión del fluido externo al VC.
Lo que nos interesa es tener un par en el eje. Según teoría de momentos, el momento sobre un eje es la proyección del momento de cada fuerza calculado respecto cualquier punto de del eje, pues vale lo mismo. Por esta teoría resulta que solo la componente tangencial de las fuerzas contribuye al valor del momento sobre el eje. Por lo que el par total sobre el eje solo se calcula con las componentes tangenciales. Como la velocidad interviene en el cálculo, solo su parte tangencial nos interesa. Por otro lado las fuerzas de presión no generan pares sobre el eje, luego tendremos que el par neto sobre el eje es:
DERRAME
Usando la segunda expresión del 1 ppio y la encontrada de trabajo para un sistema abierto, tenemos:
Las ecuaciones son normalmente en Jul/kg, energía por unidad de masa, si se multiplica por el caudal másico (kg/sg), obtenemos potencia o flujo de energía( jul/sg).
-Tubería. En ella debido a la conservación de la masa, C1=C2, el rozamiento de las resistencias pasiva, hace que haya una perdida de presión, es decir un dp negativo. Si hay una entrada de calor, habrá un aumento de entalpía, sin importar en ello si hay o no rozamientos, es decir los rozamientos no influyen en la entalpía.(de momento).
Derrames adiabáticos: Wt=0, q=0, o isoentropico. Conversión entre energía cinética y energía potencial de flujo(entalpía)
-Tobera= elemento donde la velocidad del fluido aumenta, destrucción de energía potencial.
-Difusor=elemento donde el fluido se frena, debido a su forma y no a perdidas por rozamiento.
2 PPIO TERMODINAMICA
Cuando en un proceso termodinámico existen irreversibilidades, se puede medir su importancia, con una variable de estado llamada entropía. Estas son fenómenos como:
• Que haya resistencias pasivas.
• Q en un trasferencia de calor entre dos sistemas sus temperaturas no sean infinitesimalmente iguales.
• Que los procesos no sean cuasiestáticos.
Mide por tanto la destrucción de exergía, dado que en un proceso de transferencia en el que los focos de calor tengan una diferencia de temperatura infinitesimal, no se destruye exergía. Y la diferencia del valor de entropía entre sus estado inicial y final es cero.
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