Introducción a la Termodinamica.pdf - C.I.E.

Conceptos Fundamentales 23
pero no se debe caer en el error de usar estos programas a ciegas. Es necesario conocer los algoritmos y
técnicas en los que se basan los programas. De lo contrario el usuario se convierte en una mera “etapa
previa” del programa, queda reducido a la función de una interfase de ingreso de datos. Desde el punto de
vista del empleador, no hace falta pagar un sueldo de ingeniero para ingresar datos en una computadora,
de modo que ser “el servidor” de un programa puede ser peligroso para su futuro profesional.
1.7 Cómo resolver problemas de Termodinámica
Esta es una cuestión espinosa. Nadie parece estar seguro de cómo se aprende “bien” a resolver problemas,
sean estos de Termodinámica o de cualquier otra disciplina. Parece haber acuerdo general en una sola
cosa: la única forma de aprender a resolver problemas es resolviendo problemas. Por lo tanto, aunque
tengamos la mejor técnica o estrategia para resolver problemas, de nada sirve si no nos ponemos a practicar.
Por suerte, existe una copiosa bibliografía sobre la materia con problemas de toda clase, que se aconseja
consultar.
La cuestión de cual es la mejor estrategia para resolver problemas ha preocupado al autor durante bastante
tiempo. Mi conclusión es que la estrategia perfecta no existe, sino que cada uno debe desarrollar la que
mejor se adapte a sus características personales. Como indicación inicial, se puede usar la siguiente metodología
recomendada por el profesor Huang, que he tomado de su excelente libro “Ingeniería Termodinámica
– Fundamentos y Aplicaciones” editorial CECSA, 1981.
Metodología General Para la Solución de Problemas en Ingeniería Termodinámica
1. Leer con todo cuidado el enunciado del problema. Entender claramente la pregunta y el
resultado que se espera obtener.
2. Puesto que un diagrama siempre ayuda a la visualización de un problema, se debe dibujar
un esquema sencillo con todos los aspectos, que integran el sistema bajo estudio.
Puede tratarse de una bomba, de un intercambiador de calor, de un gas dentro de un recipiente
o de una planta termoeléctrica completa.
3. Seleccionar el sistema cuyo comportamiento deseamos estudiar, localizando clara y convenientemente
la frontera del sistema, cabe hacerse la pregunta a este respecto: ¿se trata
de un sistema aislado, un sistema cerrado, o bien, un sistema abierto?
4. Utilizar los diagramas termodinámicos adecuados para localizar los estados de interés y
posiblemente la trayectoria de los procesos. Estos diagramas resultan en extremo útiles
en la visualización y claridad de nuestro análisis.
5. Indicar todas las interacciones (trabajo, calor y materia) que se presentan a través de la
frontera del sistema.
6. Enlistar, tomando en cuenta el enunciado del problema, todas las características distintivas
de los procesos involucrados. ¿Se trata de procesos isotérmicos, a presión constante,
a volumen constante, adiabáticos, isentrópicos, de entalpía constante?
7. Enlistar todas las hipótesis y suposiciones simplificadoras necesarias para resolver el
problema. Por ejemplo, ¿se necesita despreciar los cambios de energía cinética y de
energía potencial?
8. Aplicar la ecuación de la primera ley apropiada para el sistema que hemos seleccionado.
9. Aplicar la ecuación de la segunda ley apropiada al sistema que hemos seleccionado.
10. Utilizar las relaciones apropiadas entre propiedades termodinámicas. Se trata en este
punto, de emplear los datos de tablas, cartas y relaciones termodinámicas apropiadas.
11. Trabajar en lo posible, con ecuaciones generales, antes de sustituir valores numéricos.
12. Tener cuidado con las unidades. Por ejemplo, cuando se utiliza la definición h = u + Pv,
tanto h y u como Pv deben estar en las mismas unidades.
13. Verificar que en todos los cálculos se utilicen temperaturas absolutas en grados Rankine
o Kelvin.
En mi opinión, este procedimiento tiene muchos puntos interesantes y útiles. Conviene usarlo varias veces
en la práctica, como un par de zapatos nuevos, hasta que se adapte al usuario. Cada uno lo puede modificar
o adaptar a su gusto, y según su experiencia. Es decir, se debe considerar como una herramienta dinámica
adaptable al usuario.
Introducción a la Termodinámica – Jorge A. Rodriguez