Exergía. Conceptos y Aplicaciones

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El análisis de los procesos industriales con base solamente en la Primera Ley de la Termodinámica no resulta ser a menudo suficiente para la evaluación de procesos y sistemas térmicos. El motivo yace en la diferencia entre la cantidad de la energía y su calidad. En efecto, los conceptos de la primera ley de la termodinámica están centrados en un principio que garantiza la conservación de la energía, pero que no establece una dirección en la cual su transformación puede proceder de forma espontánea, o si bien existen requerimientos y limitaciones adicionales para transformar un tipo de energía en otro. La Segunda Ley de la Termodinámica, por otro lado, sugiere que los procesos naturales ocurren en una dirección en la cual se incrementa la entropía total del sistema y sus alrededores. 1.1. Introducción. ............................................................................................................................ 4 1.2. Conceptos Preliminares: Alrededores, ambiente y estado muerto. ........................................ 9 1.3. Formas de exergía e interacciones exergéticas. .................................................................... 12 1.3.1. Exergía cinética. ............................................................................................................... 13 1.3.2. Exergía potencial. ............................................................................................................ 13 1.3.3. Exergía física. ................................................................................................................... 13 1.3.4. Exergía química. .............................................................................................................. 20 1.3.4.1.Exergía química estándar .............................................................................................. 21 1.3.5. Exergía nuclear ................................................................................................................ 35 1.3.6. Interacciones exergéticas. ............................................................................................... 37 1.4. Balance de exergía. Ecuación de transporte de Reynolds. .................................................... 41 1.4.1. Teorema de Gouy-Stodola, Irreversibilidad y Trabajo Reversible................................... 48 1.5. Rendimiento exergético. ........................................................................................................ 55 1.6. Representaciones gráficas y diagramas de exergía................................................................ 68 1.7. Análisis Termoeconómico, Exergoeconómico y Exergoambiental. ....................................... 78 1.8. Exergía como indicador de sustentabilidad y desempeño ambiental ................................... 91 1.9. El análisis exergético y los sistemas vivos. ............................................................................. 94 1.10. Ecoexergía. ........................................................................................................................... 96 1.11. Referencias ...........................................................................................................................98