Termodinámica Técnica - UN Virtual - Universidad Nacional de ...

2 1 Procesos de transformación de la energía y su análisisAnálisis teórico del funcionamiento de las máquinas térmicas, que permite realizar cálculosde manera idealizada para los procesos de transferencia de calor y trabajo y su comparacióncon los procesos reales. Estos estudios brindan soporte en las labores de diseño demaquinaria y equipos y en las labores de optimización de procesos.En la termodinámica se han seguido tradicionalmente dos enfoques para describir la materia:un enfoque microscópico, que estudia el comportamiento de sus moléculas individualmente, yun enfoque macroscópico, que estudia los procesos o fenómenos a través de sus propiedadesmedias o generales. Por medio del enfoque microscópico se estudia, p.e., el comportamientode las moléculas individuales del vapor de agua en un sistema pistón-cilindro, lo que implicaidentificar la velocidad y la posición de cada molécula. Este enfoque también se conoce comotermodinámica estadística. A través del enfoque macroscópico de la termodinámica clásica seestudia el sistema pistón-cilindro por medio de las propiedades medias del vapor de agua en elcilindro, como su temperatura, su presión y su volumen. En una descripción termodinámica deeste tipo no se requiere conocimientos específicos sobre la estructura atómica de la materia yse permite establecer sistemas simples de coordenadas para la medición de las característicasrelevantes de cada proceso. Este enfoque es apropiado en la ingeniería térmica y es el que sesigue en el presente texto.Este texto también se limita al análisis de sistemas y estados en equilibrio termodinámico. Estaconsideración implica, en contraste con la termodinámica de no equilibrio, que los procesos nose analizan en función del tiempo sino a través del cambio en las condiciones características deun estado de equilibrio a otro. La termodinámica del equilibrio permite hacer análisis adecuadosy suficientemente precisos para la mayor parte de los procesos en la ingeniería, que ocurrengeneralmente de manera controlada aunque con rapidez variable. Este tipo de análisis podríaidentificarse como termoestática, pero el uso tradicional los identifica como termodinámica.Para resumir, la termodinámica técnica analiza los procesos de transformación de la energía enforma de calor a la energía en forma de trabajo y al análisis de los procesos de calentamiento yenfriamiento. Es una asignatura básica en la ingeniería térmica, que permite la profundizaciónposterior en el estudio de otras áreas, como la transferencia de calor, la mecánica de fluidos yel estudio de tecnologías y equipos específicos de la ingeniería térmica como calderas, turbinas,motores, compresores o la tecnología asociada con los procesos de combustión, entre otros.1.1. Formas de la energíaEl conjunto de las fuentes naturales de energía se conoce como energía primaria, que esta compuestaprincipalmente por los combustibles fósiles (carbón, gas y petróleo); uranio; la radiaciónsolar y la biomasa (considerando que ésta última es parcialmente energía solar transformada).A partir de estas fuentes de energía se producen combustibles refinados (como la gasolina y eldiesel, p.e.) y otras formas de la energía, como la potencia eléctrica. La energía secundaria representael total de la energía primaria menos la energía invertida en los procesos de transportey transformación, la energía disipada en los procesos de refinación y los productos que no seutilizan en aplicaciones energéticas (que se emplean como insumos o materias primas para la