08Termod.pdf - VIII RENDIMIENTO Y EXERG\u00cdA http\/libros.redsauce.net VIII.1 RENDIMIENTO El rendimiento es en general la relaci\u00f3n existente entre el

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VIII.- RENDIMIENTO Y EXERGÍA VIII.1.- RENDIMIENTO El rendimiento es, en general, la relación existente entre el beneficio obtenido y lo que se ha puesto en juego para obtenerlo. En toda máquina térmica se cumple: T = Q 1 - Q 2 , siendo Q 1 el calor aplicado. El rendimiento térmico teórico η t de cualquier máquina térmica, es de la forma: η t = Q 1 - Q 2 Q 1 = 1 - Q 2 Q 1 = T teór Q 1 ; T teór = η t Q 1 y para un ciclo de Carnot: η C = 1 - T 2 T 1 Como el ciclo de toda máquina térmica es irreversible, resulta: η ti (irreversible) < η r (reversible) < η C (Carnot) Al valor η ti se le llama rendimiento térmico práctico o rendimiento indicado. Coeficiente de calidad, rendimiento mecánico y global El coeficiente de calidad η g se define como: η g = η ti η t η ti = η t η g El trabajo indicado T i es el que se puede conseguir en el cilindro de un motor a partir de las Q 1 calo- rías, (o en los álabes de una turbina), de la forma: T i = Q 1 η ti = Q 1 η t η g = T t η g Estos conceptos son generales para cualquier ciclo; en primer lugar se calcula el rendimiento teórico considerando que es reversible y luego mediante el diagrama del indicador el correspondiente al irrever- sible, con lo que se puede calcular el coeficiente de calidad. En el eje de salida de la máquina se dispone de un trabajo útil T u ó trabajo al freno , que es menor que el trabajo indicado, debido a las pérdidas por rozamiento. Si no se consideran las pérdidas mecánicas, el VIII.-93
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trabajo es el indicado. El rendimiento mecánico (rendimiento orgánico) η m , se define en la forma: η m = T útil T indicado ; T útil = η m T indicado = η m ( Q 1 η t η g ) = Q 1 η w en la que el rendimiento global ó económico de la máquina , es: η w = η m η t η g Determinación del coeficiente de calidad mediante el diagrama entrópico .- Las sucesivas pérdidas que se producen en un ciclo real, tomando como referencia de partida el ciclo de Carnot entre las temperaturas T 1 y T 2 , son: a) En el ciclo de Carnot sólo se aprovecha parte del calor entregado por el foco caliente. Al calor que se elimina a la refrigeración se le denomina pérdidas de escape . Rendimiento teórico: η t = 1 - Q 2 Q 1 = área (b c d e b) área (a c d f a) = 1 - T 2 T 1 Fig VIII.1.- Pérdidas internas y externas, ciclo teórico y ciclo indicado b) La diferencia de temperaturas entre las correspondientes a los focos térmicos a T 1 y T 2 , y las del sis- tema que evoluciona T 1’ y T 2’ (extremas del fluido), se conoce como irreversibilidad térmica interna, que da lugar a las pérdidas por salto térmico; en consecuencia, se puede definir un rendimiento η en la forma: η t' = área (b' c' d' e' b') área (a c d f a) Un primer coeficiente de calidad η g' se define en la forma: η g' = η t' η t = área (b' c' d' e' b') área (a c d f a) área (b c d f a) área (a c d f a) = área (b' c' d' e' b') área (b c d f a) y el rendimiento como: η t' = η t η g' , habiendo supuesto que en b existe una pérdida por salto térmico, pero el fluido sigue actuando según un ciclo de Carnot.
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