Suministro inteligente de energía térmica

Introducción

Hasta hace algunas décadas el análisis de los fenómenos físicos se realizaba a la luz de a mecánica clásica, mediante las concepciones newtonianas del macrocosmos. Luego a mediados de los setenta el estudio atómico entra en auge con las investigaciones y descubrimiento de científicos de la talla de Rutherford, Bohr y Plank.

Los fenómenos físicos a partir de entonces debieron ser descritos a nivel atómico, lo originó el nacimiento de la termodinámica. La relación entre energía y materia concebida por la termodinámica alcanzó fundamentos precisos que ahondaron en las descripciones tratadas por la mecánica newtoniana.

El desarrollode la termodinámica ha representado diversas oportunidades para el desarrollo y mejoramiento de la calidad de vida de los individuos. Hablamos de ventajas debidas al desarrollo científico además de la optimización en el empleo de recursos.

Uno de los procedimientos más significativos provistos por la termodinámica en la actualidad de la industria se refiere al suministro inteligente de energía térmica, a sistemas de diversa índole. Dicho procedimiento es la base para la optimización de la actividad financiera, destinando por ejemplo cantidades concretas de energía al funcionamiento de dichos sistemas.

También debe destacarse el surgimiento en los últimos años de los materiales inteligentes, que sufriendo un incremento determinado de temperatura respecto a otra de referencia, pueden alterar su constitución adoptando características de especial valor en la industria y otros sectores (dureza, maniobrabilidad, flexibilidad).

La investigación de sistemas termodinámicos también se ve favorecida, ya que mediante este método es posible cuantificar la energía calorífica aplicada a un sistema, estableciendo las formas en que ésta puede ocasionar un incremento o decremento en la energía interna de tales sistemas.

Actualmente la medida de la energía que se suministra a un sistema se realiza mediante el uso de complejos circuitos y precisos sensores que realizan excelentes aproximaciones de los valores teóricos correspondientes.

En el presente proyecto se presenta un modelo simplificado de dispositivo capaz de suministrar cantidades determinadas de energía térmica a un volumen específico de fluido, en procura de realizar un modelo que ejemplifique la importancia del procedimiento ya mencionado, que en asocio con otras herramientas de la ciencia provee a los individuos de los medios para hacer más confortable su existencia.

Objetivos

GENERAL

•Suministrar a un determinado volumen de agua una cantidad cuantificada de energía térmica, mediante el uso de un circuito electrónico capaz de transformar señales análogas en digitales.

ESPECÍFICOS

•Comprender la relación existente entre las diferentes escalas de temperatura.

•Determinar como el circuito en cuestión digitaliza la señal análoga proveniente del sensor de temperatura.

•Comprender el funcionamiento del puerto paralelo para así poder analizar de una manera eficiente gran cantidad de variables físicas, como lo es la temperatura.

•Entender claramente los conceptos de calor y temperatura.

•Establecer un modelo matemático que permita relacionar la energía calorífica con la variación de la temperatura.

Calor

El Universo está hecho de materia y energía. La materia está compuesta de átomos y moléculas, y la energía hace que los átomos y las moléculas estén en constante movimiento, vibrando o chocándose unas con otras. El movimiento de los átomos y moléculas crea una forma de energía llamada calor o energía térmica, que está presente en todo tipo de materia. Incluso en los vacíos más fríos del espacio hay materia que posee calor.

La energía puede presentarse de muy diferentes formas y pude cambiar de una a otra. Muchos tipos de energía pueden convertirse en calor. La energía electromagnética, la electrostática, la mecánica, la química, la nuclear, el sonido y la térmica, pueden calentar una sustancia haciendo que se incremente la velocidad de sus moléculas. Si ponemos energía en un sistema éste se calienta, si quitamos energía se enfría.

Temperatura

Los átomos y moléculas en una sustancia no siempre se mueven a la misma velocidad. Esto significa que hay un rango de energía en las moléculas. En un gas, por ejemplo, las moléculas se mueven en direcciones aleatorias y a diferentes velocidades – algunas se mueven rápido y otras más lentamente.