Importancia DE LA Termodinamica EN LA Ingenieria Industrial PDF

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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS FÍSICAS Y QUÍMICAS ESCUELA DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

TERMODINAMICA. ING. CORDOVA GUAIGUA MANUEL ENRIQUE

TEMA IMPORTANCIA DE LA TERMODINÁMICA EN LA INGENIERÍA INDUSTRIAL.

NIVEL CUARTO SEMESTRE

ESTUDIANTE WILMER MATEO BRAVO BONE

PERIODO NOVIEMBRE – MARZO

IMPORTANCIA DE LA TERMODINÁMICA EN LA INGENIERÍA INDUSTRIAL. La termodinámica es la rama de la física que estudia la energía y la transformación entre sus distintas manifestaciones, como el calor, y su capacidad para producir un trabajo. La ley cero de la termodinámica establece que si dos sistemas, Ay B, están en equilibrio termodinámico, y B está a su vez en equilibrio termodinámico con un tercer sistema C, entonces A y C se encuentran en equilibrio termodinámico. Este principio fundamental se enunció formalmente luego de haberse enunciado las otras tres leyes de la

termodinámica,

por

eso

se

la

llamó

“ley

cero”.

La primera ley de la termodinámica, también conocida como ley de la conservación de la energía enuncia que la energía es indestructible, siempre que desaparece una clase de energía aparece otra (Julius von Mayer). Más específicamente, la primera ley de la termodinámica establece que al variar la energía interna en un sistema cerrado, se produce calor y un trabajo. “La

energía

no

se

pierde,

sino

que

se

transforma”.

La segunda ley de la termodinámica indica la dirección en que se llevan a cabo las transformaciones energéticas. El flujo espontáneo de calor siempre es uni direccional, desde los cuerpos de temperatura más alta a aquellos de temperatura más baja. En esta ley aparece el concepto de entropía, la cual se define como la magnitud física que mide la parte de la energía que no puede utilizarse para producir un trabajo. Esto es más fácil

de

entender

con

el

ejemplo

de

una

máquina

térmica:

Una fuente de calor es usada para calentar una sustancia de trabajo (vapor de agua), provocando la expansión de la misma colocada dentro de un pistón a través de una válvula. La expansión mueve el pistón, y por un mecanismo de acoplamiento adecuado, se obtiene trabajo mecánico. El trabajo se da por la diferencia entre el calor final y el inicial. Es imposible la existencia de una máquina térmica que extraiga calor de una fuente y lo convierta totalmente en trabajo, sin enviar nada a la fuente fría. La entropía de un sistema es también un grado de desorden del mismo. La segunda ley establece que en los procesos espontáneos la entropía, a la larga, tiende a aumentar. Los sistemas ordenados se desordenan espontáneamente. Si se quiere restituir el orden original, hay que realizar un trabajo sobre el sistema.

APLICACIONES En la construcción de edificaciones, en especial de las estructuras metálicas se tiene que tomar en cuenta sus propiedades al dilatarse o contraerse con los cambios de temperatura del ambiente. 

En el estudio de los cambios de fase de las diferentes sustancias.



En la construcción de máquinas térmicas, por ejemplo: motores que funcionan con combustible, refrigeradoras …



El estudio del rendimiento de reacciones energéticas.



El estudio de la viabilidad de reacciones químicas.



El estudio de las propiedades térmicas de los sistemas (dilataciones, contracciones y cambios de fase).



Establece rangos delimitados de los procesos posibles en función de leyes negativas.

La Termodinámica es una materia situada en el desarrollo de los estudios de las titulaciones de ingeniero Industrial y la de Ingeniero Químico en el paso de las asignaturas científicas a las tecnológicas. Mientras que en muchos puntos es esencial hacer ver al alumno las aplicaciones tecnológicas de la materia, en otras partes es necesario un alto grado de abstracción, con una elevada carga conceptual.

APLICACIONES DE LA TERCERA LEY DE LA TERMODINAMICA EN LA INDUSTRIA Entre las muchas aplicaciones industriales importantes de la criogenia está la producción a gran escala de oxígeno y nitrógeno a partir del aire. El oxígeno tiene muchos usos: por ejemplo, en motores de cohetes, en los altos hornos, en sopletes de corte y soldadura o para hacer posible la respiración en naves espaciales y submarinos. El nitrógeno se emplea en la producción de amoníaco para fertilizantes o en la preparación de alimentos congelados que se enfrían con suficiente rapidez para impedir que se destruyan los tejidos celulares. Se usa también como refrigerante y para el transporte de alimentos congelados.

APLICACION DE LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA EN LA INDUSTRIA se

obtiene

de

facto

el

concepto

de

entropía.

Las fórmulas de entropía se emplean para infinidad de aplicaciones (si no es que para todo en lo que se requiera obtener modelos energéticos): 

La eficiencia y mantenimiento de las cámaras de combustión de los mismos automóviles.



En todas las bombas y conductos de las centrales termoeléctricas.



En los procesos químicos en donde se requieran crear tabletas que puedan transformarse en alguna clase de vapor o gas.

APLICACIÓN DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA EN LAINDUSTRIA La termodinámica es una ciencia y, quizá la herramienta más importante en la ingeniería, ya que se encarga de describir los procesos que implican cambios en temperatura, la transformación de la energía, y las relaciones entre el calor y el trabajo. De esta definición básica parte gran cantidad de aplicaciones en el vasto mundo de la ingeniería. Es impresionante ver cómo la termodinámica es un pilar fundamental para muchos de los procesos

que

se

llevan

a

cabo

en

laindustria química, y más aun en procesos de ingeniería de Alimentos.Mencionar algunos ejemplos

de

aplicación

como

lo

es

en

turbinas,

unidades

derefrigeración en donde se emplea el propano, de igual manera en lacompresión de gases; entre otros....