instalaciones especiales clase 2

INSTALACIONES ESPECIALES

Prof. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones EspecialesClase 2

QU SON LAS INSTALACIONES ESPECIALES?

Son todos aquellos sistemas, equipos, dispositivos, tecnologas, eco-tecnologas, que se implementan para complementar el funcionamiento total de una edificacin y vienen a satisfacer necesidades de telefona, intercomunicaciones, refrigeracin, confort, funcionalidad, seguridad, de cuestiones de emergencia, riego, incendio, etc.Prof. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones Especiales


A continuacin una lista de instalaciones especiales que pueden ser aplicadas a proyectos de cualquier ndole:

Sistema de riegoSistema contra incendioSistema de aire acondicionadoPreinstalacin de domtica, instalacin central de domtica, pantalla tctil, seguridad tcnicaDeteccin de inundacin y deteccin de humoControl telefnicoAlarma inalmbricaSistemas de seguridad

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9. Iluminacin por detectores de presencia10. Ascensores.11. Planta de tratamiento de aguas residuales12. Planta de tratamiento de aguas pluviales13. Instalacin Solar Trmica14. Reciclaje de aguas grises para su reutilizacin en cisternas15. Cubierta ajardinada o azotea verde.


CONCEPTOS A TRATAR:


Sistemas de Climatizacin

Calefaccin central por radiadores Calefaccin central por piso radiante Aire Acondicionado Centrales de Agua Caliente Sanitaria

CONCEPTOS A TRATAR:

Prof. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones EspecialesLa climatizacin consiste en crear unas condiciones de temperatura, humedad y limpieza del aire adecuadas para la comodidad dentro de los espacios habitados.

La climatizacin puede ser natural o artificial.

La climatizacin tiene dos vertientes: lacalefaccin, o climatizacin de invierno, y larefrigeracino climatizacin de verano.

La comodidad trmica, importante para el bienestar, est sujeta a tres factores:El factor humano: La manera de vestir, el nivel de actividad y el tiempo durante el cual las personas permanecen en la misma situacin, influye sobre la comodidad trmica.El espacio: La temperatura radiante media de los paramentos del local considerado y la temperatura ambiental.El aire: Su temperatura, velocidad yhumedad relativa.

CONCEPTOS A TRATAR:

Prof. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones EspecialesParmetros para escoger un buen sistema de climatizacin:

La temperatura exterior: los elementos separadores del interior de los edificios con el exterior no son impermeables al paso del calor, aunque pueden aislarse convenientemente. El calor pasa desde el ambiente ms clido al ambiente ms fro tanto ms deprisa cuanto mayor sea la diferencia de temperaturas entre ambos ambientes.La radiacin solar: Con el desarrollo de los nuevos edificios, las nuevas tcnicas han favorecido el empleo del cristal y el incremento trmico es considerable en verano cuando la radiacin solar los atraviesa (efecto invernadero), pero es favorable en invierno, disminuyendo las necesidades de calefaccin. El acristalamiento excesivo no es deseable en climas clidos, aunque puede serlo en climas fros. Incluso en cerramientos opacos, no acristalados, en verano, el sol calienta la superficie exterior aumentando el salto trmico exterior interior y, por lo tanto el paso del calor por los cerramientos opacos.

CONCEPTOS A TRATAR:

Prof. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones EspecialesLa ventilacin: La necesaria introduccin de aire exterior en el edificio, para ventilacin, puede modificar la temperatura interna de ste, lo cual puede suponer un problema cuando el aire exterior est a temperaturas alejadas de las requeridas en el interior.La ocupacin: El nmero de ocupantes aumenta en los edificios, generando cada uno entre 80 y 150 W de carga trmica, segn la actividad realizada.La ofimtica: La proliferacin de aparatos electrnicos, ordenadores, impresoras, y fotocopiadoras, que forman parte de las oficinas modernas, generan cargas trmicas importantes.La iluminacin: la iluminacin es un factor de calentamiento importante. Se estima en una carga de entre 15 a 25 W/m. Muchos Grandes Almacenes modernos pueden calentarse en invierno gracias nicamente a su sistema de iluminacin y al calor producido por los usuarios. Esta situacin es bastante frecuente en Europa.

CONCEPTOS A TRATAR:

Prof. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones EspecialesLos sistemas de climatizacin se pueden clasificar en:1. Por alcance de instalacin2. Por Fluido caloportarod

1. Clasificacin por el alcance de la instalacinLa climatizacin puede hacerse en un solo local (unitaria), frecuentemente con un aparato que produce y emite su energa trmica, ycentralizada, en la que un aparato produce la energa trmica (calor o fro), se lleva a los locales a climatizar por medio de conducciones y se emite por medio de emisores.1.1. Climatizacin unitaria: Es este sistema muy frecuente. En calefaccin se emplea conchimeneas-hogar diferentes tipos deestufas(de carbn, de gas butano, elctricas). Para refrigeracin lo ms conocido es el llamado climatizador oacondicionador de ventana

CONCEPTOS A TRATAR:

Prof. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones EspecialesSon en general sistemas con deficiencias importantes: en calefaccin, cuando hay combustin (carbn, gas) es necesaria la entrada de aire para la combustin, aire proveniente del exterior, que est fro, y que enfra el ambiente a calefactar. En general, los aparatos pequeos tienen menores rendimientos que los grandes, por lo que, la suma de varios de ellos para distintos locales, pueden consumir ms energa que uno solo para todos ellos. Adems, los aparatos unitarios de refrigeracin no suelen tener un buen control de la humedad, por lo que pueden dar ambientes hmedos en los locales.1.2. Climatizacin centralizada. En este sistema de climatizacin pueden, a su vez, distinguirse dos posibilidades: para un pequeo usuario (vivienda.) y para un usuario grande (un edificio completo, de cualquier dimensin).Para calefaccin constan de una caldera y de una red de tuberas que lleva el calor, por medio de un caloportador, a los aparatos terminales, generalmente radiadores.

CONCEPTOS A TRATAR:

Prof. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones EspecialesLos sistemas de calefaccin por agua caliente pueden servir desde una instalacin pequea (de vivienda) hastainstalaciones urbanas, pasando por instalaciones de edificio y de barriada. En refrigeracin existenaparatosque tienen una parte, que comprende el compresor y el condensador, que se sita en el exterior y uno o varios evaporadores que se colocan en los locales a climatizar (sistemas partidos mltiples omultisplit). Suelen tener mejores rendimientos que los aparatos unitarios, pero adolecen de falta de control de la humedad ambiente. Para sistemas de mayor tamao, tanto de calefaccin como de refrigeracin, vase a continuacin.

2. Clasificacin por el fluido caloportador2.1. Sistemas con refrigerante. El fluido refrigerante se lleva, por tuberas, a los evaporadores, situados en los locales a climatizar. La necesaria ventilacin ha de hacerse por otros medios.

CONCEPTOS A TRATAR:

Prof. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones Especiales2.2. Sistemas todo aire. A los locales no llega ms que el aire tratado en unclimatizador oUTApor medio de conductos e impulsado a travs de diversos tipos de rejillas o difusores. Dado que el caudal de aire mnimo exigible para ventilacin suele ser insuficiente para llevar la energa trmica necesaria, hay que implantar sistemas de mezcla de aire de retorno con el aire exterior (de ventilacin o de renovacin), de lo que se encarga el climatizador.2.3. Sistemas agua-aire. A los locales llega el aire de estricto de ventilacin tratado en unclimatizador (llamadoaire primario), pero con caudales insuficientes para transportar toda la energa trmica necesaria, de modo que se suple esa falta mediante aparatos terminales aadidos (ventiloconvectores,inductores) situados en los locales y alimentados por agua. Es este el sistema ms caro de instalar, pero tiene muchas ventajas: el aire no se recircula, por lo que tampoco se recirculan olores de unos locales a otros; mejor regulacin de los parmetros de cada local teniendo en cuenta muy precisamente sus necesidades especficas.

CONCEPTOS A TRATAR:

Prof. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones Especiales2.4. Sistemas todo agua. A los locales no llega ms que agua que puede ser caliente o fra. Cuando solamente se trate de calor (calefaccin), se utilizaran como emisores los clsicosradiadores y cuando se trate de fro (refrigeracin) o cuando haya las dos posibilidades (calor y fro) se utilizarnventiloconvectores. Hay que resaltar que en este caso ser unaclimatizacinincompleta, pues la necesaria ventilacin ha de hacerse por otros medios.

Partes bsicas de un sistema de climatizacin

1. Generacin de energa trmica (fro y calor)

2. Transporte (primario) de esa energa trmica a donde ser utilizada. Este trasporte se har generalmente por agua.

CONCEPTOS A TRATAR:

Prof. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones Especiales3. Uso de la energa trmica, que puede ser:En unclimatizador: aparato de tratamiento del aire (UTA) que recibe la energa de una red de agua, caliente o fra, y, por otro lado el aire, del exterior (aire de ventilacin) y que tambin puede ser recirculado, lo mezcla (en su caso), lo trata y lo impulsa hacia los locales a climatizar.Directamente a aparatos terminales; lo que se da cuando se trata de sistemas que no integran la ventilacin. Para refrigeracin se utilizaranventiloconvectores (llamados en inglsfan-coils) y para calefaccin,radiadores,superficies radianteso tambinventiloconvectores.Las dos cosas a la vez:climatizadoresy aparatos terminales.3. Transporte (secundario) por medio de aire tratado, por conductos adecuados para llevarlo a los locales a climatizar.4. Emisin en los locales y, en caso de ser climatizacin por aire, difusin en los ambientes, de modo que el aire tratado alcance toda la zona considerada como "habitada" dentro de ellos.

UNIDAD 1:: CLIMATIZACIN

CONCEPTO A CONOCER ANTES DE DISEAR UN SISTEMA DE CLIMATIZACIN

Sistemas de unidades fundamentales Teora del calor Energa trmica y temperatura Equilibrio Trmico Conservacin de la energa Calor especfico


CALORIMETRA

CONCEPTO CALORIMETRA:SE DEFINE COMO LA RAMA DE LA FSICA QUE SE ENCARGA DE ESTUDIAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO DE LOS CUERPOS. LA CALORIMETRA SE ENCARGA DE MEDIR EL CALOR EN UNA REACCIN QUMICA O UN CAMBIO FSICO USANDO UN CALORMETRO. LA CALORIMETRA INDIRECTA CALCULA EL CALOR QUE LOS ORGANISMOS VIVOS PRODUCEN A PARTIR DE LA PRODUCCIN DE DIXIDO DE CARBONO Y DE NITRGENO (UREA EN ORGANISMOS TERRESTRES), Y DEL CONSUMO DE OXGENO.


CALORIMETRA

CONCEPTO CALOR:EN FSICA, EL CALOR ES UNA FORMA DE ENERGA ASOCIADA AL MOVIMIENTO DE LOS TOMOS, MOLCULAS Y OTRAS PARTCULAS QUE FORMAN LA MATERIA. EL CALOR PUEDE SER GENERADO POR REACCIONES QUMICAS (COMO EN LA COMBUSTIN), NUCLEARES (COMO EN LA FUSIN NUCLEAR DE LOS TOMOS DE HIDRGENO QUE TIENEN LUGAR EN EL INTERIOR DEL SOL), DISIPACIN ELECTROMAGNTICA (COMO EN LOS HORNOS DE MICROONDAS) O POR DISIPACIN MECNICA (FRICCIN). SU CONCEPTO EST LIGADO AL PRINCIPIO CERO DE LA TERMODINMICA, SEGN EL CUAL DOS CUERPOS EN CONTACTO INTERCAMBIAN ENERGA HASTA QUE SU TEMPERATURA SE EQUILIBRE. EL CALOR PUEDE SER TRANSFERIDO ENTRE OBJETOS POR DIFERENTES MECANISMOS, ENTRE LOS QUE CABE RESEAR LA RADIACIN, LA CONDUCCIN Y LA CONVECCIN, AUNQUE EN LA MAYORA DE LOS PROCESOS REALES TODOS LOS MECANISMOS ANTERIORES SE ENCUENTRAN PRESENTES EN MAYOR O MENOR GRADO.


CALORIMETRA

CONCEPTO CALOR:

EL CALOR QUE PUEDE INTERCAMBIAR UN CUERPO CON SU ENTORNO DEPENDE DEL TIPO DE TRANSFORMACIN QUE SE EFECTE SOBRE ESE CUERPO Y POR TANTO DEPENDE DEL CAMINO. LOS CUERPOS NO TIENEN CALOR, SINO ENERGA INTERNA. EL CALOR ES LA TRANSFERENCIA DE PARTE DE DICHA ENERGA INTERNA (ENERGA TRMICA) DE UN SISTEMA A OTRO, CON LA CONDICIN DE QUE ESTN A DIFERENTE TEMPERATURA.

CAPACIDAD CALORIFICA.

LA CAPACIDAD CALORFICA DE UNA SUSTANCIA ES LA CANTIDAD DE ENERGA NECESARIA PARA AUMENTAR 1 C SU TEMPERATURA. INDICA LA MAYOR O MENOR DIFICULTAD QUE PRESENTA DICHA SUSTANCIA PARA EXPERIMENTAR CAMBIOS DE TEMPERATURA BAJO EL SUMINISTRO DE CALOR. PUEDE INTERPRETARSE COMO UNA MEDIDA DE INERCIA TRMICA. SE SUELE DESIGNAR CON LAS LETRAS C O C.


CALORIMETRA

SISTEMA DE UNIDADES FUNDAMENTALES

El calor es una forma de energa, y sus unidades de medida son el Joule (J) y la calora (cal) (1 cal = 4,186 J) que fue definida en su momento para el calor cuando no se haba establecido que era una forma de energa.Calora: Es lacantidad de calorque debeextraerseotransferirseaun gramo de aguapara cambiar su temperatura en 1 C (cambiar su temperatura significa aumentarla en 1 C o disminuirla en l C). Se abrevia cal.

Prof. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones EspecialesEn el Sistema Internacional de Unidades (SI), la unidad de calor es la misma de energa, es decir elJoule.Si expresamos el calor en caloras y el trabajo en Joules o julios (J), se tiene la siguiente equivalencia entreJoulesyCaloras:1 calora = 4,186 Joule y la relacin inversa es:1 J=0,24 ca

CALORIMETRA

TEMPERATURA Y ENERGA TRMICA

Las molculas de todas las sustancias materiales (slidos, lquidos y gases)siemprese encuentran en un continuo estado de vibracin o agitacin, debido a las mltiples interacciones que sufren dentro el cuerpo. En virtud de esta agitacin aleatoria, los tomos y molculas de la materia poseen ciertaENERGA INTERNA, ya que tienenEnerga Cinticaen forma de movimiento y tambinEnerga Potencialdebido a las fuerzas que se ejercen entre las partculas.

La Energa Interna tambin se le conoce como laEnerga Trmicade los cuerpos (oEnerga Calorfica, es lo mismo).Como la Energa Interna puede serdistintapara todas las diferentes molculas de un mismo cuerpo, debido a que unas estn movindose ms rpidamente que otras, se debe de considerar un VALOR PROMEDIO en su medida total.


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TEMPERATURA Y ENERGA TRMICA

La TEMPERATURA es la magnitud que permite registrar el valor promedio de la Energa Interna de los cuerpos.

El valor de la temperatura de un objeto, es lo que usualmente se interpreta como lo caliente o lo fro en que se encuentra el mismo.

La temperatura de un cuerpo es independiente de su masa, porque slo depende del valor promedio de la Energa Interna del mismo.

La temperatura es una magnitud bsica, puesto que no se la puede expresar en otras unidades de medida.


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TEMPERATURA Y ENERGA TRMICAESCALAS DE TEMPERATURA

Para medir o registrar una temperatura dada, se debe de compararla con una escala de referencia, la cual se basa en la toma de valores arbitrarios para el punto de fusin y de ebullicin del agua. Por convencin, el agua deber ser destilada (pura) y al nivel del mar. Existen tres escalas principales:

1. ESCALA CENTGRADA O CELSIUS (C)

La temperatura de fusin del agua vale cero (0) y la de ebullicin vale cien (100). Tiene 100 divisiones, las cuales se les llama grado centgrado (C). Las temperaturas inferiores a la de fusin del agua resultan negativas en esta escala. Se usa en la gran mayoria de pases, especialmente los latinos.


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2. ESCALA FAHRENHEIT (F)

La temperatura de fusin del agua vale 32 y la de ebullicin vale 212. Tiene 180 divisiones, las cuales se les llama grado fahrenheit (F). El valor de cero corresponde a una mezcla de agua y sal comn (NaCl). Se usa en los pases de habla inglesa.

3. ESCALA ABSOLUTA O KELVIN (K)

Su valor cero coincide con el CERO ABSOLUTO (-273 C) y sus grados tienen el mismo valor que los grados centgrados. Es la escala oficial de los sistemas de medicin y se usa en trabajos cientficos diversos, especialmente con los gases a bajsimas temperaturas.Prof. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones Especiales

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EL CERO ABSOLUTO

La experimentacin y los razonamientos tericos han indicado que NO es posible lograr temperaturas inferiores a cierta temperatura mnima, que recibe el nombre de CERO ABSOLUTO. A esta temperatura la energa de las molculas de los cuerpos tiene su menor valor posible, y por lo tanto no se puede disminuirla ms. En la escala centgrada equivale a:

CERO ABSOLUTO = -273.16 C

El manejo de la escala Kelvin (que parte del cero absoluto) presenta varias ventajas en la medicin de temperaturas, como la de evitar los valores negativos o "bajo cero".Prof. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones Especiales

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EQUILIBRIO TERMICO

Se dice que los cuerpos en contacto trmico se encuentran en equilibrio trmico cuando no existe flujo de calor de uno hacia el otro. Esta definicin requiere adems que las propiedades fsicas del sistema, que varan con la temperatura, no cambien con el tiempo. Algunas propiedades fsicas que varan con la temperatura son el volumen, la densidad y la presin.

El parmetro termodinmico que caracteriza el equilibrio trmico es la temperatura.

Cuando dos cuerpos se encuentran en equilibrio trmico, entonces estos cuerpos tienen la misma temperatura.Dos sistemas (entindase por sistema a una parte del universo fsico) que estn en contacto mecnico directo o separados mediante una superficie que permite laProf. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones Especiales

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EQUILIBRIO TERMICO

transferencia de calor (tambin llamada superficie diatrmica), se dice que estn en contacto trmico.Consideremos entonces dos sistemas en contacto trmico, dispuestos de tal forma que no puedan mezclarse o reaccionar qumicamente. Consideremos adems que estos sistemas estan colocados en el interior de un recinto donde no es posible que intercambien calor con el exterior ni existan acciones desde el exterior capaces de ejercer trabajo sobre ellos. La experiencia indica que al cabo de un tiempo estos sistemas alcanzan un estado de equilibrio termodinmico que se denominar estado de equilibrio trmico recproco o simplemente de equilibrio trmico.

El concepto de equilibrio trmico puede extenderse para hablar de un sistema o cuerpo en equilibrio trmico. Cuando dos porciones cualesquiera de un sistema se encuentran en equilibrio trmico se dice que el sistema mismo est en equilibrio trmico o que es trmicamente homogneo. Experimentalmente se encuentra que, en un sistema en equilibrio trmico, la temperatura en cualquier punto del cuerpo es la misma.Prof. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones Especiales

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LEY DE CONSERVACIN DE ENERGA

La ley de la conservacin de la energa constituye el primer principio de la termodinmica y afirma que la cantidad total de energa en cualquier sistema aislado (sin interaccin con ningn otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energa puede transformarse en otra forma de energa. En resumen, la ley de la conservacin de la energa afirma que la energa no puede crearse ni destruirse, slo se puede cambiar de una forma a otra, por ejemplo, cuando la energa elctrica se transforma en energa calorfica en un calefactor. Dicho de otra forma :la energa puede transformarse de una forma a otra o transferirse de un cuerpo a otro, pero en su conjunto permanece estable (o constante).

Esta ley es una de las leyes fundamentales de la fsica y su teora se trata de que la energa no se crea ni se destruye, nicamente se transforma (ello implica que la masa en ciertas condiciones se puede considerar como una forma de energa .En general , no se tratar aqu el problema de conservacin de masa en energa ya que se incluye la teora de la relatividad ). Prof. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones Especiales

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La ley de conservacin de la energa afirma que:

1.-No existe ni puede existir nada capaz de generar energa .

2.-No existe ni puede existir nada capaz de hacer desaparecer la energa.

3.-Si se observa que la cantidad de energa vara siempre ser posible atribuir dicha variacin a un intercambio de energa con algn otro cuerpo o con el medio circundante. Prof. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones Especiales

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Ejemplo: Un bus interprovincial est detenido en un terminal . Al llegar la hora de salida, el conductor hace funcionar el bus y este se pone en marcha .Esto implica que la energa cintica del bus aumenta .El aumento de energa proviene de la energa qumica liberada en la combustin de gasolina en el motor del bus .

No toda la energa qumica liberada en el motor se transforma en energa cintica. Parte es transferida en forma de calor a los diferentes componentes del motor y al aire circundante. Esta energa se pierde en el sentido de que no se aprovecha para el movimiento del vehculo.

Ahora el bus corre con velocidad constante. Su energa cintica, por lo tanto, permanece tambin constante, pero el motor est funcionando y consume combustible.

La energa liberada en la combustin es transferida al aire en forma de calor: si pudisemos efectuar una medicin muy precisa, detectaramos un leve aumento de la temperatura del aire como resultado del paso del bus.Prof. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones Especiales

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CALOR ESPECIFICO

El calor especfico es la cantidad de energa requerida para aumentar un grado la temperatura de una sustancia pura. El calor especfico de una sustancia depende a la vez de su estructura molecular y su fase. El descubrimiento del calor especfico dio inicio al estudio de la termodinmica, la cual se encarga de estudiar la conversin de calor a energa en un sistema. El calor especfico y la termodinmica son ampliamente utilizadas en qumica, ingeniera nuclear y aerodinmica, al igual que en los radiadores y sistemas de aire acondicionado.Prof. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones Especiales

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Prof. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones EspecialesDelta, o el smbolo "", representa cambio en una variable.Por ejemplo, si la temperatura inicial (T1) es 150C y la temperatura final (T2) es 20C, entonces T sera el cambio de temperatura, representado por 150C - 20C = 70C.La masa de la muestra se representa con la letra "m".La cantidad de calor se representa con la letra "Q". Esta cantidad se mide en Joules, representada por la letra "J"."T" es la temperatura de una sustancia.El calor especfico se representa con la letra "c".

Prof. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones EspecialesENTROPA: Procesos irreversibles "No existe unprocesocuyo nico resultado sea la absorcin de calor de una fuente y la conversin ntegra de este calor en trabajo

Vamos ahora a hablar de las tres acepciones ms importantes de la palabra entropa:

La entropa, el desorden y el grado deorganizacin: Vamos a imaginar que tenemos una caja con tres divisiones; dentro de la caja y en cada divisin se encuentran tres tipos diferentes de canicas: azules, amarillas y rojas, respectivamente. Las divisiones son movibles as que me decido a quitar la primera de ellas, la que separa a las canicas azules de las amarillas. Lo que estoy haciendo dentro del punto de vista de la entropa es quitar un grado o ndice de restriccin a mi sistema; antes de que yo quitara la primera divisin, las canicas se encontraban separadas y ordenadas encolores: en la primera divisin las azules, en la segunda las amarillas y en la tercera las rojas, estaban restringidas a un cierto orden.

Prof. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones EspecialesAl quitar la segunda divisin, estoy quitando tambin otro grado de restriccin. Las canicas se han mezclados unas con otras de tal manera que ahora no las puedo tener ordenas pues las barreras que les restringan han sido quitadas.La entropa de este sistema ha aumentado al ir quitando las restricciones pues inicialmente haba un orden establecido y al final del proceso (el proceso es en este caso el quitar las divisiones de la caja) no existe orden alguno dentro de la caja.La entropa es en este caso una medida del orden (o desorden) de un sistema o de la falta de grados de restriccin; la manera de utilizarla es medirla en nuestro sistema inicial, es decir, antes de remover alguna restriccin, y volverla a medir al final del proceso que sufri el sistema.Es importante sealar que la entropa no est definida como una cantidad absoluta S (smbolo de la entropa), sino lo que se puede medir es la diferencia entre la entropa inicial de un sistema Si y la entropa final del mismo Sf. No tiene sentido hablar de entropa sino en trminos de uncambioen las condiciones de un sistema.

Prof. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones EspecialesEntropia, procesos reversibles y procesos irreversibles.

Volviendo al ejemplo anterior de la caja con separaciones y canicas, vamos a explicar qu es un proceso reversible y qu un proceso no reversible.Llamamos proceso reversible al que se puede invertir y dejar a nuestro sistema en las mismas condiciones iniciales. Teniendo en cuenta nuestra caja ya sin las separaciones, tenemos a las canicas revueltas unas con otras, es decir, sin un orden. Si el proceso que efectuamos de quitar las divisiones fuera reversible, las canicas tendran que ordenarse espontneamente en azules, amarillas y rojas, segn el orden de las divisiones. Esto no ocurrir.El proceso que efectuamos con nuestra caja de canicas fue un proceso no reversible, en donde una vez terminado, el orden que haba en las condiciones iniciales del sistema ya nunca volver a establecerse. El estudio de este tipo de procesos es importante porque en lanaturalezatodos los procesos son irreversibles.

Prof. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones EspecialesLa entropa y la energa "gastada".

En el principio enunciado por Clausius que anteriormente citamos, podemos encontrar la relacin con la entropa y la energa liberada en un proceso. Pensemos en unmotor. El motor necesita de una fuente de energa parapoderconvertirla en trabajo. Si pensamos en un coche, la gasolina, junto con el sistema de chispa del motor, proporciona la energa (qumica) decombustin, capaz de hacer que el auto se mueva. qu tiene que ver la entropa aqu?La energa que el coche "utiliz" para realizar trabajo y moverse, se "gast", es decir, es energa liberada mediante un proceso qumico que ya no es utilizable para que un motor produzca trabajo.Este es uno de los conceptos ms difciles de entender de la entropa, pues requiere unconocimientoun poco menos trivial del funcionamiento demotors, frigorficos y el ciclo deCarnot. Pero para nuestros fines con esta explicacin es suficiente.

Prof. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones EspecialesCero absolutoEl tercer principio de la termodinmica afirma queel cero absoluto no puede alcanzarse por ningn procedimiento que conste de un nmero finito de pasos. Es posible acercarse indefinidamente al cero absoluto, pero nunca se puede llegar a l. En el cero absolutoel sistema tiene la mnima energa posible(cintica ms potencial).

Es la menor temperatura tericamente posible. El cero absoluto corresponde a -273,15 C, o cero en la escala termodinmica o Kelvin (0 K).

Los tomos y molculas de un objeto en el cero absoluto tendran el menor movimiento posible. No estaran completamente en reposo, pero no podran perder ms energa de movimiento, con lo que no podran transferir calor a otro objeto.

Segn la tercera ley de la termodinmica, la entropa (o desorden) de un cristal puro sera nula en el cero absoluto; esto tiene una importancia considerable en el anlisis de reacciones qumicas y en la fsica cuntica. Los materiales presentan propiedades extraas cuando se enfran a temperaturas muy bajas. Algunos pierden por completo su resistencia elctrica.

CALORIMETRA


CALORIMETRA

Prof. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones EspecialesUn trozo de hierro de 200 gramos de masa que se encuentra a 30 C, se calienta hasta alcanzar 80 C Qu cantidad de calor ha absorbido o desprendido?

Convertimos los gramos en kg, y los C en K:200 g equivalen a 0,2 kg 30 C a 303 K 80 C equivalen a 353 K

Observa que era indiferente el cambio de unidad de Ca K ya que la diferencia de grados es la misma 50

Qabs = 0,2 kg 450 J/(kg K) (353 K - 303 K) == 0,2 kg 450 J/(kg K) 50 K = 4500 JEl trozo de hierro ha absorbido 4500 J

CALORIMETRA

Prof. Ximena Barrera Brito Asignatura: Instalaciones EspecialesUn trozo de hierro de 200 gramos de masa que se encontraba a 200 C, desprende al enfriarse una cantidad de calor correspondiente a 3000 Julios Qu temperatura tiene ahora?

El calor desprendido tendr signo negativo, ya que representa una prdida

-3000 J = 0,2 kg 450 J/(kg K) (tf - 303 K)

Tf = 269,97K

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