Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 8
Es decir, la máquina A convierte 60 por ciento del potencial de trabajo disponible
en trabajo útil, mientras que esta proporción es sólo de 43 por ciento
para la máquina B.
La eficiencia según la segunda ley también puede expresarse como la relación
entre las salidas de trabajo útil y la de trabajo máximo posible (reversible):
h II W u
W rev
(dispositivos productores de trabajo)
(8-7)
Esta definición es más general porque puede aplicarse a los procesos (en turbinas,
dispositivos de cilindro-émbolo, etc.), así como a ciclos. Observe que la
eficiencia según la segunda ley no puede exceder a 100 por ciento (Fig. 8-17).
También podemos definir una eficiencia según la segunda ley para dispositivos
no cíclicos (como compresores) y cíclicos consumidores de trabajo
(como refrigeradores) como la proporción entre la entrada de trabajo mínimo
(reversible) y la entrada de trabajo útil:
h II W rev
W u
(dispositivos consumidores de trabajo)
(8-8)
Para los dispositivos cíclicos como refrigeradores y bombas de calor, también
es posible expresarla en términos de los coeficientes de desempeño, como
h II
COP (refrigeradores y bombas de calor) (8-9)
Nuevamente, debido a la manera en que se definió la eficiencia según la
segunda ley, su valor no puede exceder de 100 por ciento. En las relaciones
anteriores, el trabajo reversible W rev debe determinarse mediante el uso de los
mismos estados inicial y final que en el caso del proceso real.
Las anteriores definiciones de la eficiencia según la segunda ley no pueden
ser aplicadas para los dispositivos que no están destinados a producir o
consumir trabajo. Por consiguiente, se necesita una definición más general;
sin embargo, existe alguna discordancia en una definición general para la eficiencia
según la segunda ley, por lo tanto una persona puede encontrar definiciones
diferentes para el mismo dispositivo. La eficiencia según la segunda
ley está ideada para servir como una medida de aproximación a la operación
reversible, en consecuencia su valor debe cambiar de cero en el peor caso
(destrucción completa de exergía) a 1 en el mejor (sin destrucción de exergía).
Con esta perspectiva, se define aquí la eficiencia según la segunda ley
de un sistema durante un proceso como (Fig. 8-18)
h II
COP rev
Exergía recuperada
Exergía suministrada 1
Exergía destruida
Exergía suministrada
(8-10)
Por consiguiente, al determinar la eficiencia según la segunda ley, primero
necesitamos determinar cuánta exergía o potencial de trabajo se consume durante
un proceso. En una operación reversible debemos ser capaces de recuperar completamente
la exergía proporcionada durante el proceso, y la irreversibilidad en
este caso debe ser cero. La eficiencia según la segunda ley es cero cuando no
recuperamos exergía proporcionada al sistema. Observe que la exergía puede
proporcionarse o recuperarse en diversas cantidades en distintas formas como
calor, trabajo, energía cinética, energía potencial, energía interna y entalpía. En
ocasiones se suscitan opiniones diferentes (aunque válidas) acerca de lo que
constituye la exergía proporcionada y esto causa diferentes definiciones para la
eficiencia según la segunda ley. En todo momento, sin embargo, las exergías
recuperada y destruida (irreversibilidad) deben al sumarse dar la suministrada.
También, es necesario definir el sistema precisamente para identificar correctamente
cualquier interacción entre el sistema y sus alrededores.
FIGURA 8-17
La eficiencia según la segunda ley de
todos los dispositivos reversibles es 100
por ciento.
FIGURA 8-18
La eficiencia según la segunda ley de
procesos que ocurren naturalmente es
cero si no se recupera nada de potencial
de trabajo.