Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 8
(y por lo tanto el costo mínimo por potencia instalada), la eficiencia más alta
de una turbina de viento es aproximadamente 59 por ciento. En la práctica,
la eficiencia real tiene un rango entre 20 y 40 por ciento y es de alrededor de
35 por ciento para muchas turbinas de viento.
La potencia del viento es adecuada para ser aprovechada cuando hay vientos
constantes con una velocidad promedio de por lo menos 6 m/s (o 13 mph).
Las recientes mejoras en el diseño de turbinas de viento han disminuido el
costo de la generación de potencia del viento a aproximadamente 5 centavos
de dólar por kWh, lo cual las vuelve competitivas respecto a la generación de
electricidad por otros medios.
EJEMPLO 8-2 Transferencia de exergía desde un horno
Se tiene un horno grande que puede transferir calor a una temperatura de
2 000 R a una tasa estacionaria de 3 000 Btu/s. Determine la tasa de flujo
de exergía asociada con esta transferencia de calor. Suponga una temperatura
ambiente de 77 °F.
Solución Un horno grande proporciona calor a una temperatura especificada.
Se determinará la tasa de flujo de exergía.
Análisis En este ejemplo, el horno puede modelarse como un depósito térmico
que suministra calor indefinidamente a una temperatura constante. La
exergía de esta energía térmica es su potencial de trabajo útil, es decir, la
máxima cantidad de trabajo posible que puede extraerse de él. Esto corresponde
a la cantidad de trabajo que puede producir una máquina térmica
reversible que opera entre el horno y el ambiente.
La eficiencia térmica de esta máquina térmica reversible es
h tér,máx h tér,rev 1 T L
1 T 0
1 537 R 0.732 1o 73.2 % 2
T H T H 2 000 R
Es decir, una máquina térmica puede convertir en trabajo, en el mejor de
los casos, 73.2 por ciento del calor recibido desde el horno. Por lo tanto, la
exergía de este horno es equivalente a la potencia producida por la máquina
térmica reversible:
# #
#
W máx W rév h tér,rév Q ent 10.7322 13 000 Bt u >s 2 2 196 Btu/s
Energía
total
Energía no
disponible
Exergía
Comentario Observe que 26.8 por ciento del calor transferido del horno no
está disponible para realizar trabajo. La porción de energía que no puede convertirse
en trabajo se llama energía no disponible (Fig. 8-7), la cual simplemente
es la diferencia entre la energía total de un sistema en un estado especificado
y la exergía de esa energía.
FIGURA 8-7
La energía no disponible es la porción de
energía que no puede ser convertida en
trabajo incluso por una máquina térmica
reversible.
8-2 ■ TRABAJO REVERSIBLE
E IRREVERSIBILIDAD
La propiedad exergía sirve como una valiosa herramienta en la determinación
de la calidad de la energía y en la comparación de los potenciales de trabajo de
diferentes fuentes de energía o sistemas. Sin embargo, la evaluación de solamente
la exergía no es suficiente para estudiar dispositivos técnicos que operan
entre dos estados fijos, ya que cuando se evalúa la exergía siempre se supone
que el estado final es el estado muerto, lo cual casi nunca es el caso para los
sistemas técnicos reales. Las eficiencias isentrópicas analizadas en el capítulo
7 también son de uso limitado porque el estado de salida del proceso