Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 10
1. Una tem pe ra tu ra crí ti ca ele va da y una pre sión má xi ma se gu ra. Una
tem pe ra tu ra crí ti ca su pe rior a la má xi ma tem pe ra tu ra per mi ti da me ta lúrgi
ca men te (cer ca de 620 °C) per mi te trans fe rir iso tér mi ca men te una par te
con si de ra ble del ca lor a la tem pe ra tu ra má xi ma cuan do el flui do cam bia
de fa se. Es to ha ce que el ci clo se apro xi me al de Car not. Las pre sio nes
muy al tas a tem pe ra tu ra má xi ma son in de sea bles por que ori gi nan pro blemas
de re sis ten cia de ma te ria les.
2. Ba ja tem pe ra tu ra del pun to tri ple. Una tem pe ra tu ra de pun to tri ple
in fe rior a la tem pe ra tu ra del me dio de en fria mien to evi ta rá to dos los proble
mas de so li di fi ca ción.
3. Una pre sión del con den sa dor que no sea de ma sia do ba ja. Los conden
sa do res ope ran por aba jo de la pre sión at mos fé ri ca. Las pre sio nes muy
por de ba jo de la pre sión at mos fé ri ca ori gi nan pro ble mas de filtración de
ai re, por con si guien te una sus tan cia cu ya pre sión de sa tu ra ción a la tem pera
tu ra am bien te es de ma sia do ba ja no es un buen can di da to.
4. Una ele va da en tal pía de eva po ra ción (h fg ) tal que la trans fe ren cia
de ca lor del flui do de tra ba jo se apro xi me a una iso tér mi ca y no sean ne cesa
rias gran des ta sas de flu jo má si co.
5. Una cur va de sa tu ra ción que se ase me je a una “U” in ver ti da. Es to
eli mi na rá la for ma ción de hu me dad ex ce si va en la tur bi na y la ne ce si dad
de re ca len ta mien to.
6. Bue nas ca rac te rís ti cas de trans fe ren cia de ca lor (al ta con duc ti vi dad
tér mi ca).
7. Otras pro pie da des, co mo ser iner te, eco nó mi co, de fá cil ob ten ción
y no tó xi co.
No de be sor pren der que nin gún flui do po sea to das es tas ca rac te rís ti cas. El
agua es el que más se acer ca, aun que no reú ne del to do las ca rac te rís ti cas 1, 3
y 5. Es po si ble su pe rar los as pec tos de su pre sión su bat mos fé ri ca en con densa
dor me dian te un se lla do cui da do so, y de su cur va de sa tu ra ción en for ma de
“V” in ver ti da me dian te re ca len ta mien to, pe ro no hay mu cho que ha cer respec
to del pun to 1. El agua tie ne una tem pe ra tu ra crí ti ca ba ja (374 °C bas tan te
aba jo del lí mi te me ta lúr gi co) y pre sio nes de sa tu ra ción muy al tas a ele va das
tem pe ra tu ras (16.5 MPa a 350 °C).
Aho ra bien, no es po si ble cam biar el com por ta mien to del agua en la par te
del ci clo correspondiente a temperaturas altas, pe ro sí se pue de sus ti tuir con un
flui do más ade cua do. El re sul ta do es un ci clo de po ten cia que en rea li dad es
una com bi na ción de dos ci clos, uno en la re gión de al ta tem pe ra tu ra y otro en
la región de baja temperatura. Dicho ciclo se denomina ciclo de vapor binario.
En los ciclos de vapor binarios, el condensador del ciclo de alta temperatura
(también llamado ciclo superior) sir ve co mo la cal de ra del ci clo de ba ja tem peratura
(también llamado ciclo inferior). Es to es, la sa li da de ca lor del ci clo de
alta temperatura se utiliza como la entrada de calor del de baja temperatura.
Al gu nos flui dos de tra ba jo ade cua dos pa ra el ci clo de al ta tem pe ra tu ra son
el mer cu rio, el so dio, el po ta sio y las mez clas de so dio y po ta sio. El es que ma
y el dia gra ma T-s de un ci clo de va por bi na rio de mer cu rio y agua se mues tra
en la fi gu ra 10-27. La tem pe ra tu ra crí ti ca del mer cu rio es de 898 °C (bas tan te
arri ba del lí mi te me ta lúr gi co ac tual) y su pre sión crí ti ca es so la men te de 18
MPa. Es to ha ce al mer cu rio un flui do de tra ba jo muy ade cua do pa ra el ci clo
su pe rior; sin em bar go, no es ade cua do co mo úni co flui do de tra ba jo pa ra el
ci clo com ple to, por que a una tem pe ra tu ra de con den sa dor de 32 °C su presión
de sa tu ra ción es de 0.07 Pa. Una cen tral eléc tri ca no pue de ope rar en es te
va cío de bi do a los pro ble mas de fil tra ción de ai re. A una pre sión del con den-