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On the semiclassical limit of emergent quantum mechanics, as a classical thermodynamics of irreversible processes in the linear regimePEREA CÓRDOBA, MILTÓN HENRY 21 September 2015 (has links)
[EN] Motivated by the conceptual problems concerning the quantisation of gravity, the
Dutch theoretical physicist G. 't Hooft (1999 Nobel prize in physics) put forward the
notion that quantum mechanics must be the emergent theory of some underlying, deterministic
theory. This proposal usually goes by the name quantum mechanics as an
emergent phenomenon. This research line, initiated by 't Hooft in the late 1990's, has
been the subject of intense research over the last 15 years, by 't Hooft himself as well as
by many other researchers. In this PhD thesis we present our own approach to quantum
mechanics as an emergent phenomenon.
According to the emergence paradigm for quantum mechanics, information-loss
effects in the underlying deterministic theory lead to the arrangement of states of the
latter into equivalence classes, that one identifies as quantum states of the emergent
quantum mechanics. In brief, quantisation is dissipation, according to 't Hooft.
Moreover it has been argued in the literature that, in the presence of weak gravitational
fields, quantum effects must be indistinguishable from thermal effects. Since
the latter are typically dissipative in nature, the presence of a weak gravitational field
should provide a framework in which quantum effects can be explained as due to thermal,
dissipative fluctuations. Furthermore, since gravitational effects can be locally
gauged away (thanks to the equivalence principle), there should exist some kind of
equivalence principle for quantum effects, i.e., some kind of relativity principle for the
notion of quantumness as opposed to the notion of classicality. In this PhD thesis we
elaborate on this idea.
Once a reference frame is fixed, however, quantum effects cannot be gauged away,
and the statement quantisation is dissipation lends itself to a thermodynamical treatment.
In this thesis we also present one mechanism whereby quantum mechanics
is seen to emerge, thus explicitly realising 't Hooft's proposal. This mechanism is
based on a dictionary between semiclassical quantum mechanics, on the one hand, and
the classical theory of irreversible thermodynamics in the linear regime, on the other.
This thermodynamical formalism, developed by Nobel prize winners Onsager and Prigogine,
can be easily mapped into that of semiclassical quantum mechanics. / [ES] Motivado por los problemas conceptuales relativos a la cuantización de la gravedad,
el físico teórico holandés G. 't Hooft (premio Nobel de física en 1999) sugirió la noción
de que la mecánica cuántica pudiera ser la teoría emergente de alguna otra teoría determinista
subyacente. Dicha propuesta se conoce como la mecánica cuántica en tanto
que teoría emergente. Esta línea de investigación, iniciada por 't Hooft a finales de
los años 90, ha sido objeto de intenso estudio a lo largo de los últimos 15 años, tanto
por el mismo 't Hooft como por numerosos otros investigadores. En esta tesis doctoral
presentamos nuestra propia aproximación a la mecánica cuántica como fenómeno
emergente.
De acuerdo con este paradigma emergente para la mecánica cuántica, son efectos
de pérdida de información en la teoría determinista subyacente los que conducen a que
los estados de ésta última se agrupen en clases de equivalencia, las cuales clases se
identifican con los estados cuánticos de la mecánica cuántica emergente. En breve, la
cuantización es disipación, según 't Hooft.
Asimismo se ha argumentado en la literatura que, en presencia de campos gravitatorios
débiles, los efectos cuánticos son indistinguibles de los efectos térmicos. Dado
que éstos últimos son típicamente disipativos por naturaleza, la presencia de un campo
gravitatorio débil debería proporcionar un entorno en el cual los efectos cuánticos
puedan entenderse como debidos a fluctuaciones térmicas, disipativas. Además, dado
que los campos gravitatorios pueden eliminarse localmente (gracias al principio de
equivalencia), debería existir algún tipo de principio de equivalencia para los efectos
cuánticos, i.e., algún tipo de principio de relatividad para la noción de cuanticidad, por
oposición a la noción de clasicidad. En esta tesis doctoral elaboramos estas ideas.
Sin embargo, una vez fijado un sistema de referencia, los efectos gravitatorios ya
no pueden eliminarse, y la afirmación de que la cuantización es disipación se presta a
un tratamiento termodinámico. En esta tesis también presentamos un mecanismo mediante
el cual la mecánica cuántica se ve emerger, comprobándose así explícitamente
la propuesta de 't Hooft. Este mecanismo se basa en un diccionario entre la mecánica
cuántica semiclásica, por un lado, y la teoría clásica de la termodinámica irreversible
en el régimen lineal, por otro lado. Dicho formalismo termodinámico, desarrollado por
los premios Nobel Onsager y Prigogine, puede trasladarse fácilmente a la mecánica
cuántica semiclásica. / [CAT] Motivat pels problemes conceptuals en relació a la quantització de la gravetat, el físic teóric holandés G. 't Hooft (premi Nobel de física en 1999) va suggerir la noció de que la mecànica quàntica pogués ser la teoria emergent d ' alguna altra teoria determinista subjacent. A questa proposta es coneix com a mecanica quantica en tant que teoria emergent. Aquesta línia d ' investigació, iniciada per 't Hooft a final dels anys 90, ha sigut intensament estudiada durant els últims 15 anys , tant pel mateix 't Hooft com per nombrosos altres investigadors. En aquesta tesi doctoral presentem la nostra própia aproximació a la mecànica quàntica com a fenomen emergent.
D ' acord amb aquest paradigma emergent per a la mecànica quàntica, són efectes de pérdua d ' informació en la teoria determinista, subjacent els que condueixen a que els estats d ' aquesta última s ' agrupen en classes d ' equivalència, les quals s ' identifiquen amb els estats quàntics de la mecànica quàntica emergent. Breument, la quantització es dissipació segons 't Hooft.
Aixímateix, s ' ha argumentat a la literatura que, en presència de camps gravitatoris febles, els efectes quàntics són indistingibles dels efectes tèrmics. Com aquests últims són típicament dissipatius per naturalesa, la presència d ' un camp gravitatori feble hauria de proporcionar un entorn en el qual els efectes quàntico es puguen entendre com deguts a fluctuacions tèrmiques, dissipatives. A més a més, com que els camps gravitatoris poden eliminar-se localment (gràcies al principi d ' equivalència), hauria d ' existir algun tipus de principi d ' equivalència per als efectes quàntics, i.e. , algun tipus de principi de relativitat per a la noció de quanticitat, per oposició a la noció de classicitat. En aquesta tesi doctoral elaborem aquestes idees.
En canvi, una vegada fixat el sistema de referència, els efectes gravitatoris ja no poden eliminar-se, i l ' afirmació de que la quantització és dissipació es presta a un tractament termodinàmic. En aquesta tesi també presentem un mecanisme mitjançant el qual la mecànica quàntica es veu emergir, comprovant-se explícitament la proposta de 't Hooft. A quest mecanisme es basa en un diccionari entre la mecànica quàntica semiclàssica, d ' una banda, i la teoria clàssica de la termodinàmica irreversible en el règim lineal, d ' una altra banda. A quest formalisme termodinàmic, desenvolupat pels premis Nobel Onsager i Prigogine, pot traslladar-se fàcilment a la mecànica quàntica semiclàssica. / Perea Córdoba, MH. (2015). On the semiclassical limit of emergent quantum mechanics, as a classical thermodynamics of irreversible processes in the linear regime [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/54840 / TESIS
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Análisis y evaluación comparativa de modelos hidrológicos agrupados y semidistribuidos aplicados al pronóstico de caudales diarios del río ChillónAstorayme Valenzuela, Miguel Angel January 2017 (has links)
Como consecuencia del cambio climático, la ocurrencia de eventos extremos en el país se viene intensificando. Por lo que, cada vez surge una mayor necesidad por conocer, gestionar y predecir con mas detalle el comportamiento de la hidrología en las cuencas del país. En este contexto, la presente tesis expone los resultados obtenidos en la adecuación, evaluación y comparación de los modelos lluvia-escorrentía GR4J, SOCONT HBV y SAC-SMA a escala diaria en la cuenca del río Chillón bajo dos enfoques de movilización: agrupado y semidistribuido. El mérito intelectual de la presente tesis gravita en el hecho de modelar las descargas diarias de la cuenca del río chillon, así como su emplazamiento a una etapa de pronóstico de caudales a corto plazo. Esto tiene el potencial de contribuir a minimizar las perdidas humanas y materiales bajo la pronta predicción de las crecidas del caudal del río Chillón. Además, esto guarda estrecha relación en la formación de un sistema de alerta temprana en la cuenca de estudio, siendo esto una perspectiva a futuro. La presente tesis se encuentra distribuida como sigue: en el Capítulo 1 se presentan los aspectos generales de la investigación. El Capítulo 2 se concentra en los antecedentes, definiciones y conceptos, enfatizando en la conceptualización de los modelos propuestos. El Capítulo 3 se concentra en la descripción y análisis exploratorio de la hidroclimatología de la hoya, así como la descripción de la metodología seguida en la investigación. El Capítulo 4 se concentra en la discusión de los resultados, a saber: adecuación y comparación de los modelos propuestos; análisis de sensibilidad de parámetros; criterios considerados para la determinación de los umbrales de aleta temprana; concluyendo con la prueba de pronósticos de caudales a partir de la previsión de lluvias Eta-Senamhi y WRF. Finalmente, en el Capítulo 5 se presentan las conclusiones generales de la investigación y el trabajo futuro recomendado. / Tesis
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Equilibrio de fases en sistemas agua+alcohol de cadena corta+electrolito. Determinación experimental, consistencia termodinámica y modelizaciónGomis, Alejandro 14 September 2022 (has links)
En esta tesis se ha estudiado el equilibrio de fases en sistemas formados por agua, distintos alcoholes de cadena corta y diferentes sales inorgánicas tanto desde el punto de su determinación experimental como el de su modelización termodinámica. Los resultados obtenidos han sido publicados en 10 artículos en revistas de prestigio internacional en el campo de la termodinámica que son compendiados en el trabajo presentado. En una primera parte se ha determinado la LCST (low critical solution temperature) y se ha estudiado la influencia de las distintas variables en el valor obtenido sobre sistemas en los que los alcoholes seleccionados son los cinco de cadena corta miscibles totalmente con el agua: metanol, etanol, 1-propanol, 2-propanol y tert-butanol y en los que la presencia de sal podría hacer que formaran ATPS (Aqueous Two-Phase Systems). Las dieciséis sales elegidas fueron aquellas combinaciones de los cuatro aniones y cuatro cationes más usuales: Na+, K+, NH4+ y Ca2+ y Cl-, NO3-, SO42- y CO32-. En una segunda parte del trabajo se ha llevado a cabo la determinación experimental de los datos de equilibrio SL, LL, SLL, LV, SLV, LLV y SLLV de algunos de los sistemas anteriores a diferentes temperaturas, incluyendo la de ebullición. Para ello, se ha analizado y modificado el equipo y metodología disponible y, con los resultados obtenidos, se ha estudiado la forma de las distintas regiones de sus diagramas de equilibrio y estableciendo reglas de consistencia de los datos de equilibrios de estos sistemas. Finalmente, se ha estudiado la problemática de la aplicación de modelos termodinámicos para electrolitos, especialmente en relación a la correlación de datos de equilibrio y se han obtenido los parámetros de interacción entre los distintos compuestos estudiados, usando el modelo termodinámico UNIQUAC extendido para electrolitos. Este conjunto de parámetros representa el equilibrio LL, LV y SL con gran precisión siendo el modelo capaz de predecir los equilibrios SLLV, SLL, LLV, SLV y SV. / Estudios financiados por el Vicerrectorado de Investigación de la Universidad de Alicante (contrato predoctoral UAFPU2019-21 + estancia en el extranjero UAEEBB20-04) y por el Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO CTQ2014-59496).
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Análisis termodinámico de un motor stirling solar mediante un algoritmo de cálculo para encontrar la eficiencia térmicaHoyos Garcia, Leyner Orlando January 2023 (has links)
Los motores stirling son motores térmicos de ciclo cerrado regenerativo que necesitan de una fuente de calor externa para poder transformar energía térmica en trabajo mecánico, mediante una diferencia de temperaturas, es decir entre una fuente de temperatura alta y un sumidero. Estos motores usan un proceso de combustión externa para la generación de energía eléctrica, lo que les otorga la posibilidad de adaptarse a la energía solar para poder reducir la mayor parte de las emisiones contaminantes. Los motores de ciclo stirling ideal alcanzan un rendimiento mayor, en comparación con otros motores, acercándose así al máximo rendimiento de Carnot, sin embargo, en el funcionamiento real no cumplen las condiciones establecidas, debido a que tiene una eficiencia térmica baja. Por esta razón, se va realizar un análisis del motor stirling v161 para calcular la eficiencia térmica, donde mediante el diseño de un algoritmo de cálculo basado en el análisis termodinámico, se pueda obtener una configuración optima que garantice estabilidad en el resultado final. El propósito de esta investigación es hallar la eficiencia térmica mediante un análisis termodinámico, donde se podrá identificar cuáles son las mayores ineficiencias del motor, con la finalidad de modificar las variables de entrada y variables de diseño, considerando que así se pueda predecir la eficiencia térmica junto a la potencia de salida y consecuentemente poder hacer un uso adecuado de la energía solar y poder transformar energía térmica a energía eléctrica de la manera más eficiente posible.
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Ingeniería del equilibrio entre fases en biorrefinerías de base oleaginosaCotabarren, Natalia S. 28 March 2017 (has links)
La tendencia en el procesamiento de recursos renovables está guiada por los 12 principios
de la química verde. Entre ellos, tal vez el más importante, está la premisa de maximizar
economía atómica en el procesamiento de biomasa, dado que varios de los restantes, al fin
y al cabo, contribuyen a este principio. En concordancia con esta tendencia, hace ya más de
una década se acuñó el concepto de biorrefinerías, como polos procesadores de biomasa
para la obtención de alimentos, materiales, combustibles y compuestos de alto valor
agregado. En esta tesis, el objetivo está puesto en el procesamiento específico de aceites y
derivados, que constituyen actualmente la principal materia prima de las biorrefinerías de
base oleaginosa. En tal sentido, estas biorrefinerías ya tienen enclaves industriales, sobre
la base de los polos de extracción de aceite, que en algunos países como Argentina
incorporaron la producción de biodiésel.
El desarrollo de tecnologías sustentables tendientes a mejorar el rendimiento en el
procesamiento de aceites vegetales, evitando procesos fisicoquímicos que generan
importantes mermas en la producción, contribuyen no sólo a la economía del proceso sino
a alcanzar el concepto de residuos cero que deberían cumplir las biorrefinerías del futuro.
En tal sentido, los procesos intensificados por presión, también llamados procesos
supercríticos, han mostrado ser muy eficientes en el procesamiento de grasas y aceites. En
consecuencia, pueden ser una tecnología clave para la modernización de dichos polos
industriales.
En ese contexto, esta tesis evalúa el uso de tecnologías a alta presión en el diseño
conceptual de procesos para la producción de acilglicéridos de ácidos grasos, surfactantes
de alto valor agregado, según sea su calidad. Para alcanzar este objetivo general fue
necesario el desarrollo de herramientas termodinámicas que permitieran simular las
unidades bajo estudio, esenciales para realizar una adecuada ingeniería del equilibrio
entre fases. Los principios de esta última permiten diseñar escenarios de fases factibles
para un correcto diseño y operación de unidades de procesamiento que utilicen gases
densos no contaminantes como solventes.
En los Capítulos 1 y 2 se introducen los aspectos generales que conciernen a las
biorrefinerías de base oleaginosa y a las tecnologías supercríticas, por su potencial para
llevar a cabo procesos reactivos y de purificación en forma eficiente. En el primer caso,
también se revisan alcances del mercado vinculado a productos oleoquímicos y
tecnologías convencionales para su producción.
En el Capítulo 3, se presenta la extensión del modelo termodinámico GCA-EoS a mezclas
típicas en la producción comercial de biodiésel. Esta herramienta se usa en los estudios
subsiguientes para evaluar resultados experimentales y simular unidades de
procesamiento. En lo que refiere a herramientas termodinámicas, también fue necesario
en esta tesis desarrollar un modelo predictivo para densidades de mezcla en la
transesterificación supercrítica de biodiésel. En este caso se seleccionó la RK-PR y los
resultados alcanzados se presentan en el Capítulo 4.
Son también objetivos de esta tesis el desarrollo de tecnologías para la síntesis y
purificación de acilglicéridos. En tal sentido, los Capítulos 4 y 5 presentan resultados
experimentales de transesterificación supercrítica parcial de aceites vegetales. En
particular, el Capítulo 4 discute los resultados obtenidos en un reactor continuo, en tanto
el 5 en un reactor discontinuo. Estos últimos fueron utilizados para el desarrollo de un
modelo cinético de la reacción, el cual fue verificado con los datos obtenidos en el reactor
continuo.
Por último, los Capítulos 6 y 7 muestran los resultados de estudios de fraccionamiento de
mezclas de acilglicéridos de ésteres con CO2 líquido y supercrítico, respectivamente. En el
Capítulo 6 se desarrolló una unidad experimental para el fraccionamiento de muestras líquidas viscosas utilizando gases licuados como solvente. En el caso de fraccionamiento
con CO2 supercrítico, también se estudió el efecto de adicionar propano al solvente, con el
objetivo de aumentar su capacidad.
Esta tesis presenta múltiples aportes novedosos al campo de la oleoquímica. En primer
lugar se realizó el ajuste de un modelo a contribución grupal para la simulación y
optimización de plantas de biodiésel, permitiendo evaluar materias primas de distintos
orígenes y calidad. Además, esta tesis presenta el desarrollo de un modelo predictivo para
el cálculo de densidades de mezclas asociadas a la reacción de transesterificación
supercrítica de aceites vegetales. Esto resulta crucial para el diseño de reactores
supercríticos; así como para el desarrollo de modelos cinéticos, también realizado en esta
tesis. Los tres modelos se sustentan en un extenso trabajo experimental para obtener
nuevos datos cinéticos y de fraccionamiento asociados a la producción supercrítica de
acilglicéridos de ácidos grasos. Por último, también se efectúa una contribución de interés
mediante el diseño de unidades experimentales utilizadas en el fraccionamiento a baja
temperatura de mezclas termolábiles, viscosas y de baja volatilidad, usando gases
licuados. / The trend in the processing of renewable resources is guided nowadays by the so called 12
principles of green chemistry. Among them, perhaps the most important one, is the
premise of maximizing atomic economy, since several of the others, after all, contribute to
this principle. In line with this trend, the concept of biorefinery has been established for
more than a decade, as biomass-processing centers for the production of food, materials,
fuels and high-added value chemical products. In this thesis, the focus is set on the
processing of vegetable oils and derivatives, which are currently the main raw material for
oil-based biorefineries. It is important to highlight that this type of biorefinery already has
industrial enclaves, based on the vegetable oil extraction centers, which in countries like
Argentina have incorporated the production of biodiesel.
The development of sustainable technologies aimed at improving the performance of
vegetable oils processing, avoiding physicochemical phenomena that generate significant
losses in production, contributes not only to the economy of the process, but also to the
zero residues goal that biorefineries of the future should fulfill. In this sense, pressure
intensified processes, also called super- or near-critical processes, have already proved to
be highly efficient in fats and oils processing. Consequently, they can be a key technology
for the modernization of the industrial centers under study in this thesis.
In this context, this thesis evaluates the use of high-pressure technologies in the
conceptual design of processes for the production of fatty acid acylglycerides, high-added
value surfactants with many industrial and commercial applications. Moreover, the studies
carried out in this thesis required the development of thermodynamic tools to simulate
the technologies under study, an essential step for performing the phase equilibrium
engineering (PEE) of the problems under study. The principles of PEE allow the design of
feasible phase scenarios for the correct operation of high pressure processing units.
Chapters 1 and 2 introduce the general aspects of oil-based biorefineries and discuss the
potential of supercritical technologies to carry out efficiently reactive and fractionation
processes. In the first case, the market of oleochemicals and the use of conventional
technologies for their production are also reviewed.
Chapter 3 reports the extension of the GCA-EoS thermodynamic model to typical mixtures
in the context of industrial biodiesel production. This tool was also applied, several times
along the thesis, to evaluate experimental results and simulate processing units. Regarding
thermodynamic tools, it was also necessary to develop a predictive model to calculate the
densities of mixtures under the conditions found for the partial supercritical
transesterification of vegetable oils. In this case the RK-PR was selected and the results are
presented in Chapter 4.
The development of technologies for the synthesis and purification of acylglycerides is
also an objective of this thesis. In this sense, Chapters 4 and 5 present experimental results
of the partial supercritical transesterification of vegetable oils. In particular, Chapter 4
discusses the results achieved in a continuous reactor, while Chapter 5 reports those
obtained in a batch reactor. The experimental data of the latter were used for the
development of a kinetic model, which was later confronted with the data acquired in the
continuous reactor.
Finally, Chapters 6 and 7 show the results of experimental studies on the fractionation of
acylglyceride + esters mixtures, using liquid and supercritical CO2, respectively. Chapter 6
describes the experimental unit developed for the fractionation of viscous liquid samples
with liquefied gases. In the case of fractionation with supercritical CO2, the effect of adding
propane to the solvent was also studied, in order to enhance the solvent capacity.
Moreover, this last chapter also present the conceptual design of a countercurrent
supercritical fractionation column to produce high purity acylglycerides under continues
operation.This thesis reports several novel contributions to the oleochemical field. First, a group
contribution thermodynamic model was correlated for simulation and optimization of
biodiesel production plants, which allows evaluation of raw materials from various origins
and quality. Also, the thesis presents the development of a predictive model to calculate
the density of mixtures involved in the supercritical transesterification of vegetable oil. It
is crucial for the correct design of supercritical reactor, as well as for the development of
kinetic models, also performed in this thesis. The three models are based on an extensive
experimental work to acquire new reaction kinetic and fractionation data for the
supercritical production of fatty acids acylglycerols. Finally, also an interesting
contribution is the design of experimental units for low-temperature fractionation of
thermolabile, viscous and low volatile mixtures using condensed gases.
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Modelado y simulación de un motor turbo-jet de 300N de empuje para uso aeronáuticoGuillén Rosapérez, Diego Alonso 14 September 2017 (has links)
El presente trabajo consiste en el modelado y simulación de un motor turbo-jet capaz
de producir 300N de empuje para uso aeronáutico. Se inició estudiando los principios
de funcionamiento de dichos motores y se levantó información sobre la tecnología y
ciencia actual relacionada al tema propuesto. En dicha búsqueda se identificó una
falta de bibliografía local a nivel de pregrado. Ante esto y con miras a fomentar los
estudios relacionados con la industria aeronáutica en el país, en el presente estudio se
desarrolla el modelado y simulación de un motor turbo-jet de 300N para uso
aeronáutico con componentes existentes en el mercado.
Si bien este tipo de motor no es nuevo, fueron analizados cada uno de los
componentes del motor turbo-jet, interrelacionando sus parámetros termodinámicos,
a fin de obtener un modelo global que describa el comportamiento del motor.
Además, el modelo fue implementado en Matlab y evaluado en sus límites
operacionales. Los resultados de esta simulación presentan la sensibilidad de los
parámetros de desempeño del motor (empuje, potencia y eficiencia) ante variaciones
de la velocidad de ingreso de aire en la boquilla de admisión y la temperatura de los
gases de combustión a la entrada de la turbina, considerando una altitud de 1000
m.s.n.m. Los resultados confirman que es factible obtener un empuje de 300N bajo
las condiciones evaluadas.
Posteriormente, se evaluó un análisis transitorio del funcionamiento del motor
utilizando la herramienta Simulink. En dicho análisis, se estudió el comportamiento
desde que el motor parte del reposo hasta que alcanzó un número Mach de 0,3 a 100
m.s.n.m. Esta simulación confirmó la capacidad del motor de llegar a dichas
condiciones de operación; además, se identificó la necesidad de un sistema de
arranque para la puesta en marcha del motor.
En el capítulo 1, se aborda los fundamentos sobre el principio de funcionamiento, las
bases termodinámicas y los sensores a emplear. En capítulo 2, se presenta el estado
del arte actual. Posteriormente, en el capítulo 3, se realiza el modelo termodinámico
del motor de interés, y se propone un cálculo ejemplo. Finalmente, en el capítulo 5,
se presenta el comportamiento de los parámetros termodinámicos del motor turbo-jet.
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Propuesta de metodología para el análisis exergético de una turbina a gas de ciclo simpleMorales Delgado, Raúl Alberto 23 July 2014 (has links)
El análisis exergético de una turbina a gas permite la evaluación individual de sus componentes, hallando así la destrucción de exergía y la eficiencia exergética de cada uno de estos. Partiendo de esta premisa, esta tesis presenta una sólida base teórica que explora el funcionamiento de este equipo y se adentra en la Primera y la Segunda Ley de la Termodinámica, con la finalidad de proponer una metodología para realizar un análisis exergético a una turbina a gas.
Para cumplir este objetivo, primero se revisa las características de una turbina a gas desde un punto de vista mecánico y termodinámico, para luego describir el marco teórico bajo el cual se desarrollan los análisis energético y exergético. Una vez planteados, esta tesis aplica la metodología a la turbina a gas marca Rover del Laboratorio de Energía de la PUCP. Finalmente, para validar la metodología, se analiza los resultados y posteriormente estos se contrastan con trabajos similares, a fin de revisar la consistencia de los mismos.
Los resultados obtenidos en este trabajo determinan que se puede evaluar los flujos de exergía del equipo. La máxima destrucción de exergía se da en la cámara de combustión. En el caso de la turbina evaluada, esta representa el 56% de la exergía total destruida, componente en el cual también se obtiene la peor eficiencia exergética, que solo asciende al 51%, en comparación con los otros componentes de la turbina que bordean el 90%. Del mismo modo, se establece que, como producto del ciclo Brayton simple bajo el cual opera la turbina, la destrucción de la exergía de los gases de combustión al ser liberados al ambiente representa una importante pérdida que ocupa el segundo lugar, y que en el caso de la turbina evaluada llega a más del 30% de exergía destruida.
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Evaluación experimental y modelado termodinámico del proceso de combustión de un motor diesel de aplicación industrialAlvarez Marín, Jorge 30 April 2018 (has links)
El presente trabajo analiza el comportamiento de un motor estacionario de cuatro
tiempos del ciclo Diesel, para lo cual se consideró tres regímenes de giro del motor
(1000, 1500 y 2000 RPM) y para cada régimen de giro se varió tres veces la carga
(40, 80 y 120 N-m). En dichas condiciones de funcionamiento se analizaron los
parámetros de desempeño del motor, las curvas de presión dentro del cilindro en
función de ángulo de giro del cigüeñal, la liberación de calor producida por la quema
del combustible y el intercambio de calor a través de las paredes del cilindro. El
estudio abarca la parte experimental y la parte del modelado termodinámico cerodimensional.
En la parte experimental se realizaron mediciones con el objetivo de recolectar
informaciones sobre la presión al interior del cilindro, el flujo de combustible, las
temperaturas y presiones de los fluidos del motor y la emisión de gases
contaminantes; con excepción de los contaminantes, los datos sirvieron como datos
iniciales para la implementación del modelo cero-dimensional y a su vez de referente
para poder hacer la validación del modelo.
En la parte del modelado, fue necesario el uso de datos correspondientes a la
geometría del motor, datos de operación del motor, datos de tiempos de combustión y
datos del combustible utilizado. Por ser el modelo de tipo cero-dimensional, no fue
posible validar los datos de emisión de contaminantes, pero si los fenómenos físicos
como el calor liberado durante la combustión y el intercambio de calor entre los gases
y la pared del cilindro. La presión se predice mediante la aplicación de la ley de gas
ideal y la primera ley empleada en la liberación de calor, modelada con una función
dupla de Wiebe.
Los resultados experimentales y del modelado de la presente tesis se presentan de
forma gráfica, superponiendo las curvas de liberación de calor y variación de presión al
interior del cilindro en las distintas condiciones de operación del motor, comparando
así el porcentaje de aproximación entre las curvas teóricas y las experimentales.
También se representan, numérica y gráficamente, parámetros de importancia como el
retraso al autoencendido, los tiempos de duración de la combustión, la presión sin
combustión y la temperatura de los gases en el cilindro.
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Análisis exergético y exergoeconómico avanzado para el diseño de un sistema de refrigeración por compresión a vapor de configuración paralela utilizando fluido CO2Sevilla Silva, Daniella del Pilar 18 January 2021 (has links)
Los sistemas de refrigeración actuales se encuentran en un proceso de migración de fluidos refrigerantes
contaminantes, a aquellos que utilicen refrigerantes medioambientalmente amigables y que contribuyan
a la sostenibilidad del planeta.
El refrigerante menos contaminante usado actualmente es el CO2, con un potencial de daño al medio
ambiente y una contribución al calentamiento global nula. Sin embargo, a pesar de sus excelentes
propiedades, el CO2 como tal no puede trabajar en todo el rango de temperaturas ambientales, sin ser
necesario su paso a condiciones transcríticas (por encima del punto crítico).
Debido a la condición transcrítica del ciclo de refrigeración convencional con CO2, se tiene que trabajar a
altas presiones de compresión, lo que reduce el coeficiente de performance (COP, por sus siglas en inglés)
en contraste con los valores de COP para los sistemas de refrigeración donde se usan otros refrigerantes
más contaminantes. Esto limita la aplicabilidad de los sistemas de refrigeración con CO2 a nivel industrial.
Para contrarrestar lo mencionado, se han estudiado diversas modificaciones al sistema de refrigeración
convencional con CO2, entre las que destacan la inclusión de un intercambiador de calor interno, la
compresión por etapas, el uso de ejectores, subenfriamiento adicional y la compresión paralela.
La compresión paralela implica el uso de un compresor paralelo adicional, que incremente la presión del
CO2 vaporizado que sale de la válvula de expansión, cuya capacidad refrigerante en los evaporadores es
nula. De esta forma, el CO2 que ingresará al evaporador será sólo líquido (saturado, con calor latente para
transferir) y este CO2 será el que ingrese después al compresor principal del sistema. A pesar de introducir
un equipo adicional que consume energía (compresor paralelo), el COP de este sistema es
considerablemente mayor al de un sistema convencional: mejora la transferencia de calor en el
evaporador y reduce el consumo energético del compresor principal al trabajar con menor carga de CO2.
De la literatura revisada, se ha definido a esta modificación como la de mayor potencial a futuro por sus
mejoras notables en COP.
En este trabajo, se ha analizado un sistema existente de refrigeración a dos niveles (media temperatura y
baja temperatura) con compresión paralela usando CO2. El objetivo del análisis ha sido determinar el
equipo menos eficiente del sistema y evaluar su optimización. Parte del análisis realizado implica el
modelamiento matemático del sistema, un análisis exergético simple y avanzado y un análisis
exergoeconómico. Se resalta el trabajo en un rango de temperaturas de -5 a 40 °C, no desarrollado hasta
ahora en la literatura existente.
Una de las primeras conclusiones obtenidas es la importancia del análisis exergético avanzado y sus
ventajas sobre el simple. Un análisis exergético simple es válido únicamente para determinar dónde están
las mayores pérdidas de exergía de un sistema de varios equipos. Si se requiere definir cuál equipo se
debe optimizar para reducir la máxima exergía destruida posible del sistema, se requiere un análisis
exergético avanzado, pues uno simple puede conllevar a resultados erróneos.
Del trabajo realizado, se concluye que para un rango de temperaturas ambiente de -5°C a 40 °C, el equipo
con potencial de mejoras en su diseño para reducir las irreversibilidades del sistema y por ende los costos
del mismo, es el compresor de alta presión (CHP).
Al mejorar el diseño del compresor de alta presión, no sólo se reduce la exergía destruida (total, endógena
y evitable) del compresor de alta presión (CHP); sino además la exergía destruida (total, exógena y evitable)
del enfriador de gas (GC), al verse impactadas sus condiciones de operación por el compresor de alta
presión que se ubica aguas arriba del mismo en el sistema de refrigeración analizado. Se calculó una
reducción máxima en la exergía destruida total para el compresor de alta presión (CHP) de hasta el 40% y
una reducción máxima en la exergía destruida evitable de hasta el 45%. Para el enfriador de gas (GC), se
obtuvo un máximo de reducción de exergía destruida total del 6% y en la exergía destruida evitable un
máximo de reducción del 19%
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Quatum deletion: photonic simulation and relevance as No-Go TheoremGatti Álvarez, Giancarlo 11 July 2016 (has links)
Esta tesis discute el Teorema de No-Borrado en el contexto de la mecánica cuáantica, desde un punto de vista informacional y termodin ámico. Se realiza la prueba del teorema, y se hace distinci ón entre borrado cu ántico (deletion) y borrado (erasure).
Se discute el borrado (erasure) a mayor profundidad a trav és del Demonio de Maxwell y el Principio de Landauer, vinculados entre s por la Segunda Ley de la Termodin ámica. Esto conduce a relacionar el concepto de borrado (erasure) con medici on y trabajo.
Se propone un montaje experimental que sirve como simulaci ón de un proceso de borrado cu ántico (deletion), a trav és del uso de óptica lineal suplementada por procesos como la conversi ón param étrica espont ánea descendiente.
Finalmente, se compara al Teorema de No-Borrado con otros Teoremas de Imposibilidad, y se demuestran las relaciones de implicancia entre este teorema, el de No-Comunicaci ón y la Segunda Ley de la Termodin ámica.
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