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Termodinámica material de estudio, Monografías, Ensayos de Termodinámica

Instituto Politécnico Nacional (IPN)Termodinámica

Diversidad de temas sobre termodinámica 2

Tipo: Monografías, Ensayos

2024/2025

Subido el 26/06/2025

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roberto-vega-26 🇲🇽

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIEÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD AZCAPOTZALCO
TERMODINÁMICA II
DESARROLLO DE UNIDAD 1 DE APRENDIZAJE
ELABORADO POR: ALLENDE GARCIA ALEJANDRA
VEGA DOMINGUEZ ROBERTO ENRIQUE
FECHA DE ENTREGA: 15/ENERO/2025
GRUPO: 5MV1
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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIEÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD AZCAPOTZALCO

TERMODINÁMICA II

DESARROLLO DE UNIDAD 1 DE APRENDIZAJE

ELABORADO POR: ALLENDE GARCIA ALEJANDRA

VEGA DOMINGUEZ ROBERTO ENRIQUE

FECHA DE ENTREGA: 15/ENERO/

GRUPO: 5MV

  • UNIDAD 1. Contenido
    • SEGUDA LEY DE LA TERMODINÁMICA Y ENTROPÍA.
      • Formulación General
      • Entropía y Procesos Espontáneos
      • Fundamentos de la Entropía
      • Ejemplos Prácticos
      • Cálculo de la Entropía.............................................................................................................
      • Ejemplos:
      • Máquinas Térmicas
      • Formulaciones de la Segunda Ley
      • Aplicaciones Prácticas
    • INDUSTRIA 4.0 Y LA REFRIGERACIÓN.
      • Principales Características de la Refrigeración 4.0
      • Beneficios de la Refrigeración 4.0...............................................................................................
    • INDUSTRIA 4.0 Y LOS SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO.
      • Características Principales........................................................................................................
      • Beneficios de la HVAC 4.0
      • Ejemplos de Aplicación
  • BIBLIOGRAFÍA.

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  • ΔS es el cambio de entropía.
  • 𝑑𝑄𝑟𝑒𝑣 es el calor intercambiado en un proceso reversible.
  • T es la temperatura en Kelvin.

Ejemplos:

  1. Transferencia de Calor: Cuando se coloca en contacto un objeto caliente con uno frío, el calor fluye espontáneamente del caliente al frío, aumentando la entropía total.
  2. Expansión de un Gas: Si un gas se deja expandir libremente en un vacío, su entropía aumenta porque se dispersa y se vuelve más desordenado.

Máquinas Térmicas

La segunda ley también tiene implicaciones importantes para la eficiencia de las máquinas térmicas:

  1. Ciclo de Carnot: El ciclo de Carnot es un ciclo teórico que define el límite superior de eficiencia para cualquier máquina térmica. Ninguna máquina real puede ser más eficiente que una máquina de Carnot que opera entre las mismas dos temperaturas.
  2. Imposibilidad de Perpetuum Mobile: No es posible construir una máquina que opere en un ciclo y transforme completamente el calor en trabajo sin ninguna pérdida de energía.

Formulaciones de la Segunda Ley

  1. Clausius: Es imposible que el calor fluya de un cuerpo frío a uno caliente sin intervención de trabajo externo.
  2. Kelvin-Planck: Es imposible construir una máquina térmica que, operando en un ciclo, convierta todo el calor extraído de una fuente en trabajo sin rechazar una parte del calor a una fuente de menor temperatura.

Aplicaciones Prácticas

  1. Refrigeración: Los refrigeradores y los aires acondicionados funcionan transfiriendo calor de un área fría a una caliente, pero requieren trabajo externo para hacerlo, conforme a la segunda ley.
  2. Motores de Combustión Interna: Los motores de automóviles son menos del 100% eficientes porque siempre debe haber algo de calor rechazado al entorno. INDUSTRIA 4.0 Y LA REFRIGERACIÓN. La Industria 4.0 se refiere a la cuarta revolución industrial, que integra tecnologías digitales avanzadas como la inteligencia artificial, el Internet de las cosas (IoT), la automatización y el análisis de datos en los procesos industriales. En el contexto de la refrigeración, esto se conoce como Refrigeración 4.0.

Principales Características de la Refrigeración 4.

  1. Automatización y Control en Tiempo Real: Los sistemas de refrigeración 4.0 utilizan sensores y dispositivos de monitoreo para recopilar datos en tiempo real sobre el rendimiento de los equipos, como temperatura, presión y flujo de refrigerante. Estos datos se pueden analizar para optimizar el rendimiento y reducir el consumo de energía.

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  1. Conectividad y Redes IoT: La conectividad entre los equipos de refrigeración y un sistema central permite el intercambio de datos y la toma de decisiones basada en información actualizada. Esto facilita la detección de errores y la implementación de soluciones rápidas.
  2. Análisis de Datos y Predicción: Los datos recopilados se analizan para identificar patrones, tendencias y anomalías en el rendimiento de los sistemas de refrigeración. Esto permite un mantenimiento predictivo, evitando interrupciones no planificadas y reduciendo costos.
  3. Gemelos Digitales: Un gemelo digital es una réplica virtual del sistema de refrigeración en tiempo real. Permite el monitoreo, análisis, predicción y optimización del rendimiento de manera proactiva.
  4. Eficiencia Energética: Los algoritmos de análisis pueden identificar ineficiencias y proponer medidas correctivas, como ajustar los parámetros de operación de los equipos y mejorar la gestión del consumo de energía.

Beneficios de la Refrigeración 4.

  • Reducción de Costos: La optimización de los procesos y la eficiencia energética pueden reducir significativamente los costos operativos.
  • Mejora de la Sostenibilidad: La gestión eficiente de la energía y la reducción de emisiones contribuyen a un impacto ambiental menor.
  • Mayor Fiabilidad: El mantenimiento predictivo y la detección temprana de fallos aumentan la fiabilidad y la vida útil de los equipos. INDUSTRIA 4.0 Y LOS SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO. La Industria 4.0 está transformando la industria de los sistemas de aire acondicionado (HVAC, por sus siglas en inglés) mediante la integración de tecnologías avanzadas como la inteligencia artificial (IA), el Internet de las cosas (IoT) y la automatización. Aquí te explico cómo se está aplicando esta revolución tecnológica en los sistemas de aire acondicionado:

Características Principales

  1. Automatización y Control en Tiempo Real: Los sistemas HVAC modernos utilizan sensores para monitorear parámetros como temperatura, humedad y ocupación en tiempo real. Estos datos se analizan para ajustar automáticamente las condiciones ambientales, optimizando la eficiencia energética y el confort1.
  2. Conectividad y Redes IoT: La interconexión de los equipos HVAC a través de redes IoT permite el intercambio de datos y la toma de decisiones basadas en información actualizada. Esto facilita la detección de errores y la implementación de soluciones rápidas.
  3. Análisis de Datos y Predicción: Los datos recopilados se analizan para identificar patrones y tendencias, permitiendo un mantenimiento predictivo y evitando interrupciones no planificadas. Esto reduce costos operativos y mejora la fiabilidad del sistema.
  4. Gemelos Digitales: Un gemelo digital es una réplica virtual del sistema HVAC que permite el monitoreo, análisis y optimización del rendimiento en tiempo real. Esto ayuda a predecir fallos y a tomar decisiones proactivas.

7 Barbosa Saldaña, J., & Gutiérrez Torres, C. (2016). "Termodinámica para Ingenieros." Grupo Editorial Patria.