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

Vemos, por tanto, que la calidad (o capacidad de producir un efecto útil) de las
formas desordenadas de energía depende de la entropía, del tipo de energía y
de las funciones termodinámicas del sistema y del ambiente; las formas
ordenadas, por el contrario, no dependen de la entropía, tienen una calidad
máxima e invariable y son totalmente convertibles en otras formas de energía.
En general, se acepta como medida de la calidad de la energía, su capacidad para
producir trabajo. El problema con esta definición es elegir el nivel de referencia
adecuado. Hay que tener en cuenta, que para que una máquina térmica realice
trabajo, debe tomar calor desde una fuente a alta temperatura, y ceder parte de
ese calor a un sumidero a baja temperatura 3 .
Si la temperatura (fría) del sumidero es muy alta, muy pocas fuentes tendrán la
temperatura necesaria como para que una máquina térmica puede transformar el
calor de esta fuente en trabajo. Por tanto el nivel de referencia (es decir, el valor
de la temperatura fría) es muy importante a la hora de definir la exergía. Como es
habitual que las máquinas térmicas trabajen con el medio que las rodea como foco
frío, se suele tomar el nivel de referencia en la temperatura ambiente.
En los procesos reales T no se puede incrementar infinitamente. Su valor
esta definido por las condiciones metalúrgicas de los materiales y la T0
depende de las condiciones ambientales.
Por tanto, a la hora de calcular la exergía es necesario especificar cuál es el
entorno en el que trabaja la máquina térmica. Debido a la falta de un equilibrio
termodinámico en la naturaleza, no se puede especificar completamente cuál es
el estado de referencia (debido a que, como ya se ha dicho, las condiciones del
medio son cambiantes). Normalmente, es suficiente con definir el estado de
equilibrio mediante la temperatura.
La capacidad de un medio energético para realizar trabajo expresa su potencial
para transformarse en otros tipos de energía, y por tanto la exergía puede
aplicarse al estudio de procesos tecnológicos como son plantas de energía, ciclos
termodinámicos, máquinas, etc.
A diferencia de la energía, no existe una ley de conservación para la exergía.
Cualquier fenómeno irreversible causa una pérdida de exergía, lo que significa una
reducción del potencial de los efectos útiles de la energía, o por el contrario a un
aumento del consumo de energía proporcionado por el reservorio o foco caliente,
para lograr una generación de trabajo igual.
Si excluimos los efectos nucleares, magnéticos y eléctricos, la exergía, B, de una
sustancia se puede dividir en cuatro componentes: exergía cinética Bk, exergía
potencial Bp, exergía física Bf y exergía química B0. La exergía cinética es igual
a la energía cinética cuando la velocidad tiene como nivel de referencia la
3 Según el Segundo Principio de la Termodinámica