Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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ENTROPÍA
El trabajo del compresor en cada etapa también es el mismo, por lo tanto el
trabajo total de este dispositivo es dos veces el de compresión para una sola
etapa:
1n 12>n
nR T 1
w comp,ent 2 w comp I,ent 2
n 1 caP x
b 1 d
P 1
2 11.3 2 10.287 kJ >kg # K 2 1300 K 2
1.3 1
215.3 kJ/kg
11. 3 12>1. 3
300 kP a
ca 100 kP a b 1 d
Comentario De los cuatro casos, la compresión isotérmica requiere el trabajo
mínimo y la isentrópica el máximo. El trabajo del compresor disminuye cuando
se utilizan dos etapas de compresión politrópica en lugar de una sola. Cuando
aumenta el número de etapas del compresor, el trabajo del compresor se
aproxima al valor obtenido para el caso isotérmico.
Real
(irreversible)
Ideal
(reversible)
1 , T 1 , T 1
P 2 P 2
FIGURA 7-48
El proceso isentrópico no incluye
irreversibilidades y sirve como proceso
ideal para los dispositivos adiabáticos.
7-12 ■ EFICIENCIAS ISENTRÓPICAS DE
DISPOSITIVOS DE FLUJO ESTACIONARIO
Se ha mencionado repetidamente que las irreversibilidades son inherentes a
todos los procesos reales y que su efecto siempre es la degradación del desempeño
de los dispositivos. Al hacer análisis en ingeniería sería deseable
contar con algunos parámetros que permitan cuantificar en los dispositivos
el grado de degradación de energía. En el capítulo anterior se hizo esto para
los dispositivos cíclicos, como máquinas térmicas y refrigeradores, comparando
los ciclos reales con los idealizados, como el de Carnot. Un ciclo que
estaba completamente compuesto de procesos reversibles sirvió como ciclo
modelo con el que los reales podrían ser comparados. Este ciclo modelo e
ideal permitió determinar los límites teóricos de funcionamiento en dispositivos
cíclicos que se hallan bajo condiciones especificadas, y examinar cómo
es afectado el desempeño de dispositivos reales como resultado de las irreversibilidades.
Ahora, el análisis se extiende a dispositivos de ingeniería discretos que trabajan
bajo condiciones de flujo estacionario, como turbinas, compresores y
toberas, y se examina el grado de degradación de energía causada por las irreversibilidades
en estos dispositivos. Sin embargo, primero es necesario definir
un proceso ideal que sirva como modelo para los reales.
Aunque es inevitable alguna transferencia de calor entre estos dispositivos
y los alrededores, se proponen muchos dispositivos de flujo estacionario para
operar bajo condiciones adiabáticas. Por lo tanto, el proceso modelo para estos
dispositivos debe ser uno adiabático. Además, un proceso ideal no debe incluir
irreversibilidades porque el efecto de irreversibilidad siempre será degradar el
desempeño de los dispositivos. Así, el proceso ideal que puede servir como un
modelo conveniente para los dispositivos de flujo estacionario adiabáticos es
el isentrópico (Fig. 7-48).
Cuanto más se acerque el proceso real al isentrópico idealizado, mejor se
desempeñará el dispositivo. Por esto es muy importante tener un parámetro
que exprese de manera cuantitativa cuán eficazmente un dispositivo real se
aproxima a uno idealizado; tal parámetro es la eficiencia isentrópica o adiabática,
que es una medida de la desviación de los procesos reales respecto de
los idealizados correspondientes.