EFICIENCIA TERMICA

EFICIENCIA TERMICA

1. REPRESENTACIÓN

   • Qsalida representa la magnitud de la energía que se desperdicia con la finalidad de completar el ciclo.
     • ¿Es posible ahorrar Qsalida ?
       • Desafortunadamente, la respuesta a esta pregunta es un no contundente por la simple razón de que sin un proceso de rechazo de calor en un condensador, el ciclo no estaría completo (los dispositivos cíclicos como las centrales eléctricas de vapor no pueden funcionar de forma continua a menos que se complete el ciclo).
   • Pero Qsalida nunca es cero; de esta manera, la salida neta de trabajo de una máquina térmica es siempre menor que la cantidad de entrada de calor.
     • Sólo parte del calor transferido a la máquina térmica se convierte en trabajo. 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 hter

2. DISPOSITVO CÍCLICO

   • Las máquinas térmicas, los refrigeradores y las bombas de calor operan entre un medio de alta temperatura (o depósito) a temperatura TH y otro de baja temperatura (o depósito) a temperatura TL. Para uniformar el tratamiento de máquinas térmicas, refrigeradores y bombas de calor
     • QH  magnitud de la transferencia de calor entre el dispositivo cíclico y el medio de alta temperatura a temperatura TH
     • QL  magnitud de la transferencia de calor entre el dispositivo cíclico y el medio de baja temperatura a temperatura TL
     • Se definen estas dos cantidades
     • Las máquinas térmicas se construyen con el propósito de convertir el calor en trabajo, de ahí que los ingenieros traten constantemente de mejorar las eficiencias de estos dispositivos dado que mayor eficiencia significa menos consumo de combustible y por lo tanto menores costos y menos contaminación.

3. La eficiencia térmica de una máquina térmica siempre es menor a la unidad porque QL y QH se definen como cantidades positivas.

   • Las eficiencias térmicas de dispositivos que producen trabajo son relativamente bajas.

4. La eficiencia térmica es una medida de qué tan eficientemente una máquina térmica convierte el calor que recibe en trabajo.

5. REFRIGERADORES DOMÉSTICOS

   • Un refrigerador doméstico es en realidad una combinación de refrigeradorcongelador porque tiene un compartimiento de congelador para hacer hielo y almacenar comida congelada.
     • Los refrigeradores actuales utilizan mucho menos energía como resultado del empleo de motores y compresores más pequeños y de mayor eficiencia, mejores materiales de aislamiento, áreas superficiales de serpentín más grandes y mejores sellos para las puertas
       • Los refrigeradores domésticos consumen aproximadamente entre 90 y 600 W de energía eléctrica al operar y están diseñados para funcionar de modo satisfactorio en ambientes de hasta 43 °C (110 °F).
     • El ciclo de refrigeración por compresión de vapor ha permanecido sin cambio. Los sistemas opcionales de refrigeración por absorción y refrigeración termoeléctrica son en la actualidad más caros y menos eficientes y han encontrado un uso limitado en algunas aplicaciones especializadas
     • Un refrigerador doméstico se diseña para mantener la sección del congelador a 18 °C (0 °F) y la del refrigerador a 3 °C (37 °F). Temperaturas menores del congelador incrementan el consumo de energía sin mejorar de forma significativa la vida de almacenamiento de los alimentos congelados.
       • Un productor de hielo representativo produce entre 2 y 3 kg de hielo al día y almacena entre 3 y 5 kg en un recipiente móvil.
   • Se cambió el aislamiento de fibra de vidrio (conductividad térmica k  0.032-0.040 W/m · °C) por el de espuma de uretano expandida (k  0.019 W/m · °C) se logró reducir el espesor de la pared del refrigerador a casi la mitad, de alrededor de 90 a 48 mm para la sección del congelador y de 70 a 40 mm para la del refrigerador.
   • Magnitudes relativas de varios efectos que constituyen la carga de calor predecible.
     • La carga de calor consiste en la parte predecible, como la transferencia de calor a través de las paredes y los empaques de las puertas del refrigerador, así como de motores de ventiladores y calentadores de descongelación
   • Medidas de conservación según se explica a continuación.
     • Abrir la puerta del refrigerador las menos veces posibles
       • Mantener el refrigerador o el congelador lleno ahorrará energía al reducirla cantidad de aire frío que pueda escapar cada vez que se abre la puerta.
     • Enfriar primero los alimentos calientes a temperatura ambiente antes de introducirlos al refrigerador.
       • Causa que los alimentos perecederos cercanos a la sartén u objeto caliente se descompongan al crear un ambiente más caliente en su entorno inmediato
     • Limpiar los serpentines del condensador localizados detrás o debajo del refrigerador.
       • El polvo y la mugre pegados en los serpentines actúan como un aislamiento que disminuye la disipación de calor a través de ellos.
     • Comprobar si el empaque de la puerta tiene fugas.
       • La transferencia de calor a través de la región de unión de la puerta explica casi un tercio de la carga de calor regular de los refrigeradores y, por lo tanto, se debe reemplazar de inmediato cualquier junta defectuosa.
     • Evitar ajustes innecesarios de temperatura baja.
       • Mantener temperaturas de 6 °C (o 10 °F) por debajo de los niveles recomendados incrementa el uso de energía en 25 por ciento.
     • Evitar la acumulación excesiva de hielo
       • La capa de hielo en la superficie actúa como un aislamiento y disminuye la transferencia de calor de la sección del congelador hacia el refrigerante.
     • Usar el interruptor ahorrador de energía
       • Cerca de 10 por ciento de la energía total consumida por el refrigerador se ahorra si se apaga este calentador y se mantiene así a menos que haya condensación visible en las superficies externas.
     • No bloquear los pasajes de flujo de aire
       • Cualquier bloqueo de esta trayectoria de circulación del aire por convección natural mediante objetos grandes, como cajas de cereal en la parte superior del refrigerador, degradarán el desempeño del condensador y, por lo tanto, del refrigerador

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