Termodinámica. 3. Determinación de las propiedades

Termodinámica. 5. Ciclos de potencia a vapor

Termodinámica. 1. Balance de energía en sistemas cerrados

Termodinámica. 6. Bomba de calor para grabación

El documento digital no refiere un asesor / Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Analiza los esquemas termodinámicos de los ciclos Flash, Binario y Combinado para una planta geotérmica de 10 MW, se realizan los cálculos termodinámicos de manera analítica y a través de un modelamiento mediante el Software Aspen Hysys, con el fin de tener mayor certeza en los resultados obtenidos, tomando como factor el valor de la potencia obtenida por unidad de flujo másico extraído del yacimiento geotérmico. / Tesis

Ingeniero Civil Mecánico / El uso de energía es vital para cualquier proceso industrial. Hoy en día se hace necesario utilizar la energía eficientemente. Para esto se requiere optimizar los recursos utilizados en su producción, como disminuir pérdidas e incluso mejorar los procesos que se usan para aquello. En este trabajo se comparan los ciclos de refrigeración por compresión de vapor y de absorción, mediante un análisis energético y exergético para obtener los puntos de mejor desempeño y de menores irreversibilidades en aplicaciones de climatización y refrigeración. Luego de realizar los balances de masa, energía y exergía y seleccionar los fluidos de trabajo, siendo amoniaco para el ciclo por compresión de vapor y una mezcla de amoniaco-agua para el ciclo de absorción, se desarrollan los modelos para los ciclos. Los modelos se necesitan validar reproduciendo los resultados de la literatura. Se encuentra una buena concordancia entre ellos, con errores no mayores al 3%. Para encontrar los parámetros de mejores desempeños de ambos ciclos, se realiza un análisis de sensibilidad del COP y del rendimiento exergético, además de las irreversibilidades que se generan en ambos ciclos. Se encuentra que para el ciclo de refrigeración por compresión de vapor, el aumento de la temperatura del evaporador implica un aumento en el COP del ciclo, una disminución en el rendimiento exergético al igual que en las irreversibilidades del ciclo. Cuando se tiene una menor temperatura del condensador, mejores serán el COP y el rendimiento exergético, mientras que la irreversibilidad será menor. Ahora bien, para el ciclo de refrigeración por absorción, al variar la temperatura del evaporador se encuentra que para aplicaciones de refrigeración (T_e<-10°C), se necesitan temperaturas del generador altas (T_g~140°C), mientras que para aplicaciones de climatización temperaturas bajas del generador (T_g~80°C). Variando la temperatura del condensador, es necesario tener bajas temperaturas para obtener mejores desempeños. De manera similar a la del condensador, la temperatura del absorbedor debe ser baja para que los desempeños del ciclo sean los mejores. Luego de encontrar los parámetros adecuados para obtener los mejores desempeños de los ciclos de refrigeración, la comparación entre ellos, permite inferir tanto para aplicaciones de refrigeración como de climatización, que el ciclo por compresión de vapor tiene mejores resultados para el COP. En cuanto al rendimiento exergético, sólo para temperaturas bajas del generador (T_g<60°C) se obtiene un mejor desempeño sólo en aplicaciones de climatización. De igual forma a lo anterior ocurre con las irreversibilidades.

Termodinámica. 2. Consumo de energía en calentadores eléctricos y a gas

Termodinámica. 4. Aislamiento

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. / Tesis

Magíster en Ciencias, Mención Física / Usamos la teoría de termodinámica estocástica para estudiar sistemas cuánticos cuya dinámica es descrita por mapas completamente positivos que preservan la traza (CPTP en inglés) debido a su interacción con un baño térmico. Estudiamos una clase más amplia de mapas con equilibrio, entre los cuales los mapas termales son solo un caso especial. En general, para mapas CPTP las cantidades termodinámicas tales como la producción de entropía y el trabajo realizado sobre el sistema dependen del estado combinado del sistema más baño. Mostramos que para mapas con equilibrio estas cantidades pueden ser escritas en términos de propiedades del sistema únicamente. Las relaciones que obtenemos son válidas para una intensidad de acoplamiento arbitraria entre el sistema y el baño termal. Estudiamos las fluctuaciones de las cantidades termodinámicas en el esquema de medición de dos puntos. Derivamos teoremas de fluctuación detallados para la producción de entropía y el trabajo y obtemos algunas simplificaciones para el caso de los mapas con equilibrio. Ilustramos nuestros resultados considerando un espín en un ciclo termodinámico y una cadena de espines 1/2 acopladas a un baño por uno de sus bordes. Conectamos además la condición de balance detallado cuántico para ecuaciones maestras de Lindblad con la propiedad de equilibrio de los mapas CPTP que, al iterarlos y en un límite particular, generan la ecuación maestra. Mostramos cómo obtener una concatenación de mapas que genera una ecuación de Lindblad forzada por los bordes dada apriori, como una forma de construir una termodinámica consistente para la dinámica de Lindblad. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por Conicyt a través de becas Magíster Nacional 2016, contrato N° 22161809