Módulo 4. Concepto de Exergía Introducción La importancia ... - C.I.E.

ejemplo, a 300 k, el efecto posible con 100 J disponibles a 400 k es mucho menor
que a 1000 k.
Si comparamos 1 KJ de electricidad generada por una planta de potencia,
contra 1 KJ de energía de un flujo de agua en una planta de enfriamiento,
claramente se ve que la electricidad tiene la mejor calidad, y no por
casualidad, el mayor valor económico.
Cuando se analiza termodinámicamente un proceso, es indispensable tener en
consideración las diferencias en la calidad de la energía. Esta característica
depende del modo en que se almacena la forma de energía considerada. El
almacenamiento puede ser ordenado o desordenado (aleatorio) en mayor o menor
grado. Dado que la entropía refleja el desorden de un sistema, es de esperar que
sirva también para determinar la medida en que se presenta una forma de energía
ordenada y por lo tanto evalué la cantidad de energía utilizable que se puede
obtener. Precisamente es éste el campo de acción del Segundo Principio de la
Termodinámica.
La exergía es un parámetro que mide la calidad de la energía. Este parámetro
puede emplearse para analizar la eficiencia energética de los procesos
industriales. Con un análisis de exergía pueden compararse diferentes
alternativas para comprobar cuál tiene el mayor rendimiento energético. Sin
embargo, debe quedar lo suficientemente claro que dichos análisis no
proporcionan soluciones por sí mismos.
Con lo que podemos concluir que la exergía es el máximo trabajo útil que
podemos obtener de un flujo de energía dado, en cualquiera de sus formas que
sea almacenado o transferido; pero también lo podemos ver como la mínima
energía necesaria que se requiera para obtener un producto final.
4.1 Primera y Segunda Ley Combinadas
Considerando el caso genérico de un volumen de control en el que se producen
cualquier tipo de procesos físicos o químicos (sin considerar los nucleares), en el
que existen varios flujos de materia entrando y saliendo del sistema, transferencia
de calor con varios reservorios a diferentes temperaturas y una producción de un
trabajo útil. Considerando que en el intervalo tiempo elemental dt entra al sistema
la masa dme por la entrada genérica e y sale la masa dms por la salida genérica s,
entra el calor dQ a la temperatura genérica T y se el trabajo útil dWu.
El diagrama de energías del volumen de control se presenta en la Figura 1, en
donde quedan representados todos los flujos de masa y energía conforme a la
descripción del párrafo anterior.