Termodinámica Termodinámica Dispositivo térmico de Herón de Alejandría Alejandría “Eolipila” González Díaz Alan Sánchez Mora Jader Triana Paternina Wilder Universidad De Córdoba Ingeniería Mecánica Montería, Córdoba
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Abstract. This article presents the main concepts o off tthe he history of tthe he device. As well as the physical, mechanical and thermodynamic performance of the thermal device called "Eolipila", similarly details the utility and efficiency of the use of this device.
Resumen. El siguiente artículo presenta las l as principales nociones de la historia del dispositivo. Así como los principios físicos, mecánicos y termodinámicos del funcionamiento del dispositivo térmico denominado "Eolipila", de igual modo modo se detallan la utilidad y eficiencia de la utilización utilización de este dispositivo.
1. Introducción Una de las cosas más notables y características del ser humano, que lo distingue de los demás seres vivos, es seguramente, la de poder inventar y construir máquinas, como desde tiempos inmemoriales ha venido haciendo; máquinas que multiplican sus fuerzas y facilitan el trabajo y que le han proporcionado los medios de atender con más desahogo y más comodidad cada día, a la satisfacc satisfacción ión de sus necesidades, y cuando el ser humano compara sus fuerzas con las necesidades que le rodean, advierte que el límite señalado a aquellas por la naturaleza, no se opone a sus propósitos, si encuentra ayuda de ciertos medios, cuya adopción, instintivamente como los primeros elementos de todas las ciencias que atienden a la conservación y engrandecimiento del individuo, constituyen los elementos rudos y usuales de la mecánica. De esta manera la necesidad de energía, en especial energía mecánica engrandece la labor de ser humano y es así como surge una de esas posibles soluciones, la utilización de vapor como fuente primaria de energía.
conectada mediante tubos a los polos de una esfera hueca que podía girar libremente. La esfera estaba equipada con dos boquillas biseladas por donde salía vapor que producía producía giro a la eesfera. sfera. Dada las características de la máquina de vapor de Herón de Alejandría es posible aprovechar el movimiento de giro de la esfera para mover un generador eléctrico, con el fin de suplir una necesidad prioritaria, de esta forma se experimenta con un prototipo de planta de generación de energía eléctrica. Por tanto el conocimiento de los principios de funcionamiento y el control de las variables de operación de la maquina justifican el óptimo funcionamiento de la misma así como la obtención de la máxima eficiencia operativa.
2. teoría relacionada
La primera referencia sobre la utilización de vapor como fuente de energía, aparece en los trabajos de
En un principio se podría definir a una máquina térmica como un dispositivo, equipo o una instalación in stalación destinada a la producción de trabajo en virtud de un
neumática del inventor y matemático griego Herón de Alejandría en el siglo I. En estos trabajos describió el funcionamiento de un tipo de turbina de vapor llamada “Eolipila” que consistía en una caldera
aporte calórico. Aunque en algunas definiciones se identifican como sinónimos los términos máquina térmica motora y motor térmico, térmico, en otras se diferencian ambos conceptos. Al diferenciarlos, se
considera que un motor térmico es un conjunto de elementos mecánicos que permite obtener energía mecánica a partir de la energía térmica obtenida mediante una reacción una reacción de de combustión combustión o una una reacción reacción nuclear. Un motor térmico dispone de lo necesario nuclear. para obtener energía térmica, mientras que una máquina térmica motora necesita energía térmica para funcionar, mediante un fluido que dispone de más energía a la entrada que a la salida.
Fig. 3. Las maquinas térmicas son dispositivos de fluido compresible. El ciclo termodinámico realizado en una máquina térmica consta de varios procesos, en los que se intercambia energía térmica o energía mecánica o ambos a la vez. Para el caso de una máquina térmica motora, los procesos en los que se intercambia energía térmica son de absorción de calor de un foco externo a temperatura elevada denominado foco foco caliente y de cesión de calor calor a un foco externo a temperatura más baja denominado foco frío. De acuerdo a la definición anterior se puede decir que la eolipila de Herón puede ser considerada como una maquina térmica motora, en las cuales la energía del fluido disminuye al atravesar la máquina, obteniéndose energía obteniéndose energía mecánica en el eje.
Como resultado, el trabajo de frontera es cero para sistemas de flujo estacionario (puesto que V vc = constante), y la masa total o energía que entra al volumen de control debe ser igual a la masa total o energía que sale de él (puesto que mvc = constante y E vc =constante). Estas observaciones simplifican en gran medida el análisis. Las propiedades del fluido en una entrada o salida permanecen constantes durante un proceso de flujo estacionario. Sin embargo, las propiedades pueden ser diferentes en entradas y salidas distintas, e incluso podrían variar en la sección transversal de una entrada o salida. No obstante, las propiedades, entre otras la velocidad y la elevación, deben permanecer constantes con el tiempo tanto en un punto fijo como en una entrada o salida. Se deduce entonces que el flujo másico del fluido en una abertura debe permanecer constante durante un proceso de flujo estacionario (Fig. 4.). Como una simplificación adicional, las propiedades del fluido en una abertura son comúnmente consideradas uniformes (en algún valor promedio) en la sección transversal. Así, las propiedades del fluido en una entrada o salida pueden ser especificadas por los valores promedio únicos. Asimismo, las interacciones de calor o trabajo entre un sistema de flujo estacionario y sus alrededores no cambian con el tiempo.
Principios físicos de funcionamiento de la eolipila
Para obtener el funcionamiento de una eolipila se enuncian las siguientes consideraciones. 1. Tercera ley de Newton
“ley de acción y reacción” esta ley expone que por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo (empuje), (empuje), este realiza una fuerza de igual intensidad, pero de sentido contrario sobre el cuerpo que la produjo. Dicho de otra forma, las fuerzas, situadas sobre la misma recta, siempre se presentan en pares de igual magnitud y de dirección, pero con sentido opuesto. 2. Sistemas de flujo estacionario.
Proceso durante el cual un fluido fluye de numera estacionaria por un volumen de control. Es decir, las propiedades del fluido pueden pued en cambiar de un punto punt o a otro dentro del volumen de control, pero en cualquier punto permanecen constantes durante todo el proceso. (Estacionario significa significa ningún cambio con el tiempo).
Fig. 4.
Durante un proceso de flujo estacionario, ninguna propiedad intensiva o extensiva dentro del volumen de control cambia con el tiempo. Por lo tanto, el volumen V, la masa m y el contenido de energía total E del volumen de control permanecen constantes (Fig. 3.)
El balance de masa para un sistema general de flujo estacionario es:
∑ ∑ ̇ ̇
El balance de masa para un sistema de flujo estacionario de comente única (con sólo una entrada y una salida) está dado por:
2
̇ ̇
Fig. 5.
Donde los subíndices 1 y 2 denotan los estados de la entrada y la salida, respectivamente, es la densidad. V la velocidad de flujo promedio en la dirección del flujo y. El área de la sección transversal normal a la dirección del flujo
Durante un proceso de flujo estacionario, el contenido de energía total de un volumen de = constante); control permanece constante ( por lo tanto, el cambio en la energía total del volumen de control es cero ( = 0). En consecuencia, la cantidad de energía que entra a un volumen de control en todas las formas (calor, trabajo y masa) debe ser igual a la cantidad de energía que sale. Entonces, la forma de tasa del balance de energía general se reduce para un proceso de flujo estacionario a:
̇ ̇
En vista de que la energía se puede transferir por calor, trabajo y masa sola-mente, el balance de energía en la ecuación 5-34 para un sistema general de flujo estacionario se puede escribir también de manera explícita como:
̇ ̇ ∑ ̇ ̇ ̇ ∑ ̇
3. Procesos de flujo no estacionario Los procesos en los que se tiene interés tienen que ver con cambios dentro del volumen de control con tiempo. Esta clase de procesos se conocen como de flujo no estacionario o flujo transitorio. Algunos procesos comunes de flujo no estacionario son, por ejemplo, la carga de recipientes rígidos desde líneas de suministro (Fig. 5.), la descarga de un fluido desde un recipiente presurizado, la propulsión de una turbina de gas con aire a presión almacenado en un gran contenedor, el inflado de llantas o globos e incluso la cocción con una olla de presión ordinaria.
El balance de masa para cualquier sistema que experimenta algún proceso se puede expresar como
Donde es el cambio en la es masa del sistema. Para volúmenes de control, también se puede expresar de manera más explícita como:
Observe que a diferencia de los sistemas de flujo estacionario, el estado de uno no estacionario podría cambiar con el tiempo; y que el estado de La masa que sale del volumen de control en cualquier instante es el mismo que el de la masa en el volumen de control en ese instante. Las propiedades iniciales y finales del volumen de control se pueden determinar con base en los estados inicial y final especificados por completo mediante dos propiedades intensivas independientes para sistemas simples compresibles. Entonces, el balance de energía para un sistema de flujo uniforme se puede expresar de forma explícita como:
∑ ( ∑ )
Con
El proceso general de flujo no estacionario es comúnmente difícil de analizar porque las propiedades de la masa en las entradas y salidas pueden cambiar durante un proceso. Sin embargo, la mayor parte de los procesos de flujo no estacionario se pueden representar razonablemente bien mediante procesos de flujo uniforme, en los que se utiliza la siguiente idealización: el flujo de fluido en cualquier entrada o salida es uniforme y estacionario; por lo tanto, las propiedades del fluido no cambian con el tiempo o con ¡a posición en la sección transversal de una entrada o salida. Si cambian, se promedian y se tratan como constantes para todo el proceso.
MÁQUINAS TÉRMICAS:
térmicas, refrigeradores y bombas de calor, se definen estas dos cantidades: cantidades:
Se llaman máquinas térmicas los dispositivos que convierten el calor en trabajo, las maquinas térmicas se pueden caracterizar mediante el siguiente gráfico.
QH = = magnitud de la transferencia de calor entre el dispositivo cíclico y el medio de alta temperatura a temperatura
QL = magnitud de la transferencia de calor entre el dispositivo cíclico y el medio de baja temperatura a temperatura Observe que QL y QH están definidas como magnitudes, por lo tanto son cantidades magnitudes, positivas. La dirección de QH y QL se determina fácilmente mediante inspección. Entonces, el trabajo neto y las relaciones de eficiencia térmica para cualquier máquina térmica (mostrada en la figura) se expresar como
1. Reciben calor de una fuente a temperatura alta (energía solar, horno de petróleo, reactor nuclear, etcétera). 2. Convierten parte de este calor en trabajo (por lo general en la forma de una flecha rotatoria). 3. Rechazan el calor de desecho hacia un sumidero de calor de baja temperatura (la atmósfera, los ríos, etcétera!. 4. Operan en un ciclo.
EFICIENCIA TÉRMICA: La fracción de la entrada de calor que se convierte en salida de trabajo neto es una medida del desempeño de una máquina térmica y se llama
eficiencia térmica. La eficiencia térmica puede expresar como de una máquina térmica se
O bien
4. Máquina térmica de Carnot
La máquina de Carnot es una máquina ideal que utiliza calor para realizar un trabajo. utiliza un trabajo. En ella hay un gas sobre el que se ejerce un proceso cíclico de expansión y contracción entre dos temperaturas. El intercambio de calor entre las dos fuentes de temperaturas constantes T1 < T2. Las transferencias de calor entre las fuentes y el gas se hacen isotérmicamente, es isotérmicamente, decir, manteniendo la temperatura constante. Esta parte del proceso es, por lo tanto, reversible. El ciclo se completa con una expansión y una compresión adiabáticas, compresión adiabáticas, es es decir, sin intercambio de calor, por lo que esta parte del ciclo es también reversible. Para una máquina de Carnot se cumplen las siguientes determinaciones:
O también es p posible osible expresarla como
Dado que
Los dispositivos cíclicos de interés práctico como las máquinas térmicas, los refrigeradores y las bombas de calor operan entre un medio de alta y otro temperatura (o depósito) a temperatura de baja temperatura (o depósito) a temperatura Para uniformar el tratamiento de máquinas
4
1... La eficiencia de la maquina está determinada por la siguiente relación matemática.
Donde
Principio de funcionamiento
Cualquier objeto con una temperatura superior a los 0 Kelvin emite radiación térmica. Esta radiación será
Para esta relación se cumple que
temperatura de un pirómetro se encuentra entre -50 grados Celsius hasta 4000 grados Celsius. Celsius. Una aplicación típica es la medida de la temperatura de metales incandescentes en molinos de acero o fundiciones.
2... El trabajo que produce una máquina de Carnot está determinado por la siguiente relación matemática
Donde
3. materiales y herramientas utilizadas.
captada evaluada poruna el temperatura pirómetro. Cuando objeto dey medida tiene inferior el al pirómetro, es negativo el flujo de radiación. De todas formas se puede medir la temperatura. Uno de los pirómetros más comunes es el pirómetro de absorción-emisión, que se utiliza para determinar la temperatura de gases de gases a partir de la medición de la radiación emitida por una fuente de referencia calibrada, antes y después de que esta radiación haya pasado a través del gas y haya sido parcialmente absorbida por éste. Ambas medidas se hacen en el mismo intervalo de las longitudes las longitudes de onda. onda. Para medir la temperatura de un metal incandescente, se observa éste a través del pirómetro, y se gira un anillo para ajustar la temperatura de un filamento incandescente proyectado en el campo de visión. Cuando el color del filamento es idéntico al del metal, se puede leer la temperatura en una escala según el ajuste del color del filamento.
1...Calibrador pie de rey El Pie de rey o calibrador vernier universal se utiliza para medir con precisión elementos pequeños (tornillos, orificios, pequeños objetos, etc.). La precisión de esta herramienta llega a la l a décima, a la media décima de milímetro e incluso llega a apreciar centésimas de dos en dos (cuando el nonio está dividido en cincuenta partes iguales). El sistema consiste en una regla sobre la que se han grabado una serie de divisiones según el sistema de unidades empleado, y una corredera o carro móvil, con un fiel o punto de medida, que se mueve a lo largo de la regla. En el laboratorio para realizar las mediciones de las longitudes laterales laterales se utilizó un pie de rey con una precisión precisión de 0.02 milímetros. 3...Multímetro
2...Pirómetro El pirómetro es un dispositivo capaz de medir la temperatura de una sustancia sin necesidad de estar en contacto con ella. El término se suele aplicar a aquellos instrumentos capaces de medir temperaturas superiores a los 600 grados Celsius. Celsius. El rango de
Un multímetro, también denominado polímetro, polímetro,1 tester o multitester, es un instrumento eléctrico portátil para medir directame directamente nte magnitudes eléctricas activas como corrientes y potenciales (tensiones) o pasivas como resistencias, como resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna y en varios márgenes de medida cada una. Es un aparato muy versátil, que se basa en la utilización de un instrumento de medida, un galvanómetro muy sensible que semedir emplea para todas las determinaciones. Para poder cada una de las magnitudes eléctricas, el el galvanómetro se debe completar con un determinado circuito eléctrico que
dependerá también de dos características del galvanómetro: la galvanómetro: la resistencia interna (R i) y la inversa de la sensibilidad. Esta última es la intensidad que, aplicada directamente a los bornes b ornes del del galvanómetro, galvanómetro, hace que la aguja llegue al fondo de escala.
-Se utilizarán preferentemente llaves fijas en vez de boca ajustable, porque ofrece ofrecen n mejores garantías de apriete.
4...Balanza Es una palanca de primer género de brazos iguales que, mediante el establecimiento de una situación de equilibrio entre los pesos de dos cuerpos, permite medir masas. Para masas. Para realizar las mediciones se utilizan
6...Pinzas 6...Pinzas Una pinza o pinzas es una máquina-herramienta
patrones de masa cuyo grado de exactitud depende de la precisión del instrumento. Al igual que en una romana, pero a diferencia de una báscula o un dinamómetro, los resultados de las mediciones no dinamómetro, varían con la magnitud de la gravedad. la gravedad.
cuyos extremos se aproximan para sujetar algo. Funciona con el mecanismo de palancas simples, que pueden ser accionadas manualmente o con mecanismos hidráulicos, neumáticos o eléctricos. Existen pinzas para diferentes usos: corte, sujeción, prensa o de presión. presión.
7...Martillo 5...Llaves españolas El martillo es una herramienta una herramienta de percusión utilizada para golpear directa o indirectament indirectamentee1 una pieza, causando su desplazamiento o deformación. El uso más común es para clavar (incrustar un clavo de acero en madera u otro material), calzar partes (por la acción de la fuerza aplicada en el golpe que la pieza recibe) o romper una pieza. Los martillos son son a menudo diseñados para un propósito especial, por lo que sus diseños son muy variados. Un tipo de martillo tiene una cuña abierta en la parte trasera para la remoción remoción de clavos.
Las llaves de apriete son las herramientas las herramientas manuales que se utilizan para apretar elementos atornillados mediante tornillos mediante tornillos o tuercas con cabezas hexagonales principalmente. Normas de uso de las llaves fijas -Deberá utilizarse siempre la llave que ajuste exactamente a la tuerca, porque si se hace con una llave incorrecta se redondea la tuerca y luego no se podrá aflojar. ("se roda") roda") -Las tuercas deberán apretarse sólo lo necesario, sin alargar el brazo de la llave con un tubo para aumentar la fuerza de apriete. 6
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4. montaje y procedimiento A continuación se detallan las partes de la caldera y el dispositivo térmico “eolipila de Herón” Herón” Como primera instancia aparece el dispositivo generador de v vapor apor y cuya presión se usa para mover el dispositivo eolipila.
8…Manometro 8…Manometro El manómetro es un instrumento de medición que sirve para medir la presión de fluidos contenidos en recipientes cerrados. Esencialmente se distinguen dos tipos de manómetros, según se empleen para medir la presión de líquidos o de gases.
4…Determinación de temperatura de operación del horno (Th=700°C)
5…Medición del tiempo de suministro de calor hasta obtener la presión de trabajo requerida (800MPa) t=30min
Igualmente importante se detallan a continuación las partes del dispositivo térmico y las partes del equipo eléctrico del dinamo, los cuales se encargan de transformar la energía térmica del vapor en energía mecánica y energía en ergía eléctrica respectivamente.
6…Obtenida la presión requerida se procede a ensamblar la caldera al dispositivo térmico. 7…Adecuación de los instrumentos de medida (conexión del multímetro) 8…Apertura de la válvula (la válvula se abre hasta una determinada posición y se mantiene constante), y se toman los datos pasados 3 segundos después de abrir la válvula con el fin de alcanzar la máxima revolución consecuentemente el máximo voltaje, y desde aquí se procede a la toma de los valores de la tensión con el multímetro. 9…Determinación de la temperatura del vapor de salida (TS=72°C) y tiempo de operación del dispositivo (t=40s). 10…Se procede a determinar el valor de la masa de la madera seleccionada después de la combustión. 11…Se determina la masa final del agua contenida en la caldera.
El montaje completo se puede apreciar en las siguientes imágenes.
Procedimiento 1…selección de la madera y determinación de su masa. 2… preparación del horno. horno.
3… 3…Preparación Preparación de la caldera, etapa se adiciona agua previamente pesadaen(mesta agua =2,4Kg) y se lleva al horno 8
Utilizando los datos de la tabla 1 se realizan las siguientes gráficas:
Grafica 1.
5. Resultados (tablas, cálculo y graficas) Para las tablas, gráficas y cálculos a continuación están basados en datos tomados desde el valor máximo del voltaje que se obtiene en la máxima presión, debido a que el tiempo que necesita el dispositivo para romper la inercia y alcanzar el máximo voltaje es de tres segundos y se considera despreciable las variaciones causadas en este intervalo de tiempo como el calor perdido y trabajo realizado.
Grafica 2
Tabla de datos datos para la p práctica ráctica Tabla 1
Presión (KPa)
Tensión(v) Tensi ón(v)
Corrien Corriente te (mA)
25
8,3
73,4
50
9,6
84,9
100
11,4
100,9
200
12,5
110,6
300
13,4
118,6
400
15,1
133,6
500
16,3
144,2
Utilizando los valores de corriente y voltaje de la tabla 1, se procede a hallar la potencia eléctrica generada por el dinamo en función de la presión de funcionamiento.
Donde
600
17,4
154,0
700
18
159,3
Tabla 2 800
18,6
164,6
Presión(KPa)
Potencia eléctrica(W)
25
0,609
50
Presión (KPa)
Potencia Mecánica (W)
25
0,930
50
1,245
100
1,755
200
2,111
300
2,426
400
2,620
500
3,592
600
4,093
700
4,380
800
4,676
0,815
100
1,149
200
1,382
300
1,588
400
1,715
500
2,351
600
2,679
700
2,867
800
3,061
Utilizando los datos de la tabla 2 se realiza la siguiente gráfica:
Graficando los datos de la tabla 3 se obtienen:
Conociendo de antemano el valor de la eficiencia del dinamo y la relación de potencia en la caja de transmisión, se puede determinar la potencia mecánica en el eje de salida de la „eolipila‟ generada „eolipila‟ generada por la máquina, esta se determina por la siguiente relación:
CALCULOS
ANALISIS DE DISPOSITIVO:
Para nuestro dispositivo el flujo de masa que sale de la caldera y pasa a través de la eolipila para generar trabajo tiene un comportamiento de flujo no estacionario.
Donde
Tabla 3 10
Tabla de datos
Masa de agua inicial en la caldera
2,4 kg
Masa de agua final en la caldera
2,0 kg
Masa de vapor que sale
0,4 kg
Masa de madera seleccionada
2,4kg
Masa de madera seleccionada, después de la combustión
0,4kg
Temperatura del horno
700°C
Temperatura de salida del vapor por los tres escapes de la eolipila
72°C
Temperatura del ambiente
Reemplazando los valores se obtiene:
Teniendo en cuenta que la caldera del dispositivo no es adiabática, se determina la perdida de calor para este caso.
Los subíndices i y e indican entrada y salida respectivamente Como:
= Masa de agua inicial en la caldera = Masa de agua final en la caldera
,
despejando (1) y (2) se
obtiene:
33°C
-
=0,4 Kg
El análisis del dispositivo se llevara a cabo en dos etapas:
Inicialmente el agua en la caldera esta como liquido saturado a la presión atmosférica al igual que en estado 2 cuando evacua el vapor y la presión regresa a la atmosf atmosférica. érica.
1...Primera etapa (análisis de la caldera)
El vapor de salida es vapor saturado a la presión obtenida
⁄ ⁄
La pérdida de calor en la caldera es de Por tanto la transferencia de calor entre el horno y el fluido es:
Para el análisis de la caldera se procede así: -Determinamos la cantidad de calor suministrada por la madera, utilizando la siguiente ecuación:
Donde
2…Segunda 2…Segund a etapa (análisis de la eolipila) eolipila)
∫
O
De esta manera el trabajo de salida durante intervalo de tiempo de duración de la práctica es:
W=
Debido a que la pieza de revolución ‘eolipila’ no es adiabática, a continuación se determina la magnitud del calor de salida de la pieza de revolución.
Para la práctica realizada el tiempo total de duración de generación de potencia se tomó desde la máxima potencia mecánica (P=4,67W) como t=0 hasta que la presión se redujo a (P (P =0 =0 KPa) en t=40s. Para este caso la potencia generada disminuye linealmente con el incremento del tiempo como se muestra:
Como
Como la masa de entrada es la masa de salida de la caldera y la entalpia de entrada es la entalpia de salida de la caldera se tiene entonces:
⁄
-
=0,4Kg
-
Para la salida del vapor saturado en cada escape
⁄
en cada escape
=2631,76
Para la gráfica mostrada en la figura el área bajo la curva representa el trabajo total generado durante el tiempo como sigue a continuación:
Con esto:
La pérdida total de calor en el dispositivo térmico es:
Entonces
12
Esta es la eficiencia máxima del dispositivo conseguido a una presión de 800 KPa.
Dado que la presión varía para la prueba de igual manera lo hace la eficiencia, esto es: A medida que la presión disminuye la potencia de salida de la maquina también lo hace y por ende la eficiencia del dispositivo disminuye. A continuación se presenta la gráfica de la eficiencia real del dispositivo en función de la l a presión.
La figura muestra la pérdida total de calor total en el dispositivo durante el proceso
Eficiencia de Carnot del dispositivo Procedemos a hacer el análisis de la eficiencia de la máquina. Para esto inicialmente determinamos la máxima a la cual puede llegar la máquina, la cual se determina de la siguiente manera:
Ahora se presenta una gráfica de la eficiencia real como una función de la potencia de salida del dispositivo.
Del enunciado de Carnot se sabe que:
Por tanto la máxima eficiencia del dispositivo está determinada en un 68,5%. Para determinar la eficiencia máxima real del dispositivo, se utiliza la siguiente relación:
̇ ̇ ̇
6. Análisis de resultado
̇ ̇
Según KELVIN PLANCK nuestro dispositivo térmico se considera una maquina térmica debido a que este recibe calor de la fuente de alta temperatura (Horno) y lo expulsa al depósito de energía térmica (El medio ambiente), Para el caso ´´análisis del dispositivo´´ la poca eficiencia generada se hace más visible cuando se analiza la caldera y la ‘’Eolipila’’; Para la caldera la cantidad de calor perdido se genera simplemente porque la caldera no es adiabática debido a esto se
requieren grandes cantidades de energía que se hace evidente en la cantidad de madera utilizada para alcanzar y mantener el nivel de energía deseado del fluido contenido en la caldera.
8. Referencias
En el caso de la ´´Eolipila´´ la perdida de calor generada es también ocasionada por ser esta un dispositivo no adiabático adicional a esto el calor de salida se produce por el efecto de la fricción
-Hougen, Waton, Ragatz, Material and Energy Balances, Editorial Willey, E.U.A, 2ªReimpresión, Junio 1959, pp. 153-158.
-Cengel Y, Boles M. Termodinámica 6ed. Monterrey (México): McGraw-G McGraw-Gill-2009.pp ill-2009.pp
-http://es.wikipedia.org/wiki/Eol%C3%ADpila
entre el flujo de vapor y en las paredes de los tubos de cobre y el dispositivo de revolución, siendo entonces que por ‘’Conservación ‘’Conservación de la energía’’ la energía por fricción que se gana, es energía’’ energía mecánica que se pierde por parte del flujo de vapor consecuentemente la energía cinética que genera el empuje en cada salida se reduce, reduciéndose también el trabajo generado, estas fuerzas de fricción generadas son las irreversibilidades irrever sibilidades del dispositivo térmico.
-http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_t% C3%A9rmica
De las grafica de presión-voltage, presióncorriente, y presión-potencia, se concluye que la presión es directamente proporsional al voltage, corriente y potencia, en la cual la pendiente de cada una de estas representa el factor de incremento del voltage, corriente y potencia por cada KPa de presión en la prueba.
7. Conclusiones El proyecto lo consideramos con un dispositivo térmico debido a que según KELVIN PLANCK cumple con las condiciones, ya que posee un dispositivo de entrada de calor y una de salida que debe tener una maquina térmica, pero según la teoría de maquina térmica una maquina térmica debe trabajar por en esta en u un n razón ciclo no algo que el completamente dispo dispositivo sitivo no cumple se considera como una maquina térmica. La baja eficiencia obtenida es causada por la irreversibilidades que para nuestra caso se originaron por (Fricción en los rodamientos, fricción genera por el flujo de vapor en las tuberías de cobre), otra casusa es la alineación del eje rotor de salida y el eje estático de entrada la energía gastada para romper la inercia del eje y la inercia de la ´Eolipila‟ también influyen en la baja eficiencia. Adicionalmente se pudo ver afectada por el proceso de medición en la práctica en donde los materiales utilizados no estaban en perfectas condiciones o presentaban falta de calibración.
14
