EVAP-3 IIME-3

Rendimiento térmico

La energía producida o energía salida del sistema (Esal) es siempre menor que la energía suministrada o energía entrada al sistema (Eent).

El rendimiento térmico o eficiencia de una máquina térmica es un coeficiente o ratio adimensional calculado como el cociente de la energía producida (en un ciclo de funcionamiento) y la energía suministrada a la máquina (para que logre completar el ciclo termodinámico). Se designa con la letra griega ηter:



Dependiendo del tipo de máquina térmica, la transferencia de estas energías se realizará en forma de calor, Q, o de trabajo, W.

Eficiencia Térmica de Motor

Un motor de pistones, alimentado con gasolina, no es capaz de alcanzar 100% de eficiencia térmica. Es decir, no puede aprovechar todo el calor generado por la combustión para transformarlo en fuerza motriz. Los motores de combustión interna a gasolina son derrochadores, su eficiencia térmica es bastante pobre. Alrededor de 30% de la energía calórica que disponen, la transforman en movimiento y la otra parte la disipan (pérdida), hacia la atmósfera. Su popularidad se basa en la agilidad de aceleración que presentan, a diferencia de otros tipos como el diesel, que arrojan mejor eficiencia térmica pero son más lentos.

Historia

En 1824, el físico francés Sadi Carnot derivó la eficiencia térmica para una máquina térmica ideal como una función de la temperatura de sus reservorios fríos y calientes:

n = (Th + Tc) Th

Donde:
Th es la temperatura del reservorio caliente;
Tc es la temperatura del reservorio frío.

La ecuación demuestra que se obtienen mayores niveles de eficiencia con un mayor gradiente de temperatura entre los fluidos calientes y fríos. En la práctica, cuanto más caliente el fluido, mayor será la eficiencia del motor.

Cálculo del rendimiento para las distintas máquinas térmicas 

El motor térmico recibe un calor, Qc, de un foco o fuente caliente, efectúa un trabajo, W, y debe ceder calor, Qf, a un foco frío. Para que la energía se conserve debe cumplirse que Qc = W + Qf. El rendimiento es por lo tanto:



donde se cumple que -0<η<1. 

La bomba térmica o de calor es capaz de transferir una energía calorífica, , a un foco caliente desde una fuente fría de la que absorbe un calor, , si se realiza un determinado trabajo, W, sobre la máquina. Este proceso es justo el opuesto al realizado por el motor térmico, es por ello que también debe cumplirse la relación . El rendimiento es:


y se tiene que η>1. 

El refrigerador funciona exactamente igual que la bomba térmica pero como el interés de ésta máquina es enfriar, la transferencia de energía deseada es y el rendimiento queda como:
donde ahora η>0.

PROCEDIMIENTOS PARA C++ :


#include<iostream>
#include<math.h>
using namespace std;
int main ()
{
int opcion;
cout<<"*********RENDIMIENTO TERMICO*********\n\n";
cout<<" 1) RENDIMIENTO DE UN MOTOR TERMICO \n";
cout<<" 2) RENDIMIENTO DE UNA BOMBA TERMICA \n";
cout<<" 3) RENDIMIENTO DE UN REFRIGERADOR \n";
cout<<"*****************************************\n\n";

cout<<" ingrese la opcion: "; cin>>opcion;
cout<<endl; cout<<endl;
switch (opcion)
{
case 1:
{
cout<<"********RENDIMIENTO DE UN MOTOR TERMICO******* \n\n";
float Qc, Qf, n;
cout<<"INGRESE LA ENERGIA ABSORVIDA: "; cin>>Qc;
cout<<"INGRESE CALOR SUMINISTRADO: "; cin>>Qf;
cout<<endl;
n = 1-(Qf/Qc);
if (Qc != 0)
{
cout<<"EL RENDIMIENTO ES: " <<n<<endl;
cout<<"*************************************\n";
cout<<endl;
}
else
{
cout<<" NO TIENE SOLUCION "<<endl;
}
cout<<"*************************************\n";
cout<<endl;

}
break;

case 2:
{
cout<<"********RENDIMIENTO DE UNA BOMBA TERMICA******* \n\n";
float Qc, Qf, n;
cout<<"INGRESE LA ENERGIA CALORIFICA: "; cin>>Qc;
cout<<"INGRESE EL CALOR ABSORVIDO: "; cin>>Qf;
cout<<endl;
if ((Qc - Qf)!=0)
{
n = Qc / (Qc - Qf);
cout<<"EL RENDIMIENTO TERMICO ES: "<<n<<endl;
}
else
{
cout<<"NO TIENE SOLUCION"<<endl;
}
cout<<"*************************************\n";
cout<<endl;
}
break;

case 3:
{
cout<<"********RENDIMIENTO DE UN REFRIGERADOR******* \n\n";
float Qc, Qf, n;
cout<<"INGRESE LA ENERGIA ABSORVIDA: "; cin>>Qc;
cout<<"INGRESE LA ENERGIA CEDIDA: "; cin>>Qf;
cout<<endl;
if ((Qc - Qf) != 0)
{
n = Qc / (Qc - Qf);
cout<<"EL RENDIMIENTO ES: "<<n<<endl;
}
else
{
cout<<"SOLUCION INDETERMINADA: "<<endl;
}
cout<<"*************************************\n";
cout<<endl;
}
break;

} // fin del switch
cout<<endl; cout<<"\n";
system ("pause");
return 0;
} //fin del programa