Crisis Energética Foros

Trenquilo Mac Andrew,no soy el anticristo.Ese tal Paulino al que te refieres,parece ser que se dedica a la Astrofisica y dice entre otras cosas que el sexo de los animales,incluidos nosotros,viene determinado por misteriosos cambios en la corona Solar.Dejalo tranquilo no la vaya a liar.Voy a explicaros un poco el tema del motor de Nitrógeno y CO2.
Vamos a partir de un estado cualquiera dentro del sistema:CO2, estado, liquido,presión 8Kg/cm2,temperatura ,228ºK,condensación,bombeo hasta los 40KG/cm2, absolutos,calentamiento a presión constante hasta los 281ºK,evaporación,calentamiento a presión constante hasta los 320ºK y expansión adiabatica hasta el punto inicial (8Kg/cm2 y t=228ºK).

Paulino, aqui tienes el diagrama de fases del CO2, Intenta dibujar tu ciclo sobre el y te daras cuenta de tu error. (O al menos eso espero)

No trabajo en ese punto,estoy bastante alejado del punto triple ( 8bar-228ºK ) (condensación )(bombeo hasta los 40bar)(evaporación) (calentamiento a presión constante hasta los 320ºK) (expansión adiabatica hasta los 8bar) y vuelta a empezar.Te he estado enviando archivos comprieba si te llegan

Paulino, por fin me llego tu documentación.

Te he respondido por mail, pero como parece que tenemos problemas copio la respuesta aqui:

Como bien señalas, en el ciclo del CO2 todo el calor aportado para calentar el CO2 desde 228 a 320K se convierte integramente en trabajo durante la expansión adiabatica. Independientemente de donde proceda el calor y que se haga con posterioridad con el trabajo, esta conversion infringe el 2ºPrincipio de la termodinamica.

Por tanto en alguno de los pasos del ciclo de CO2 debe estar el error.

Por lo que veo el ciclo consta de 3 pasos:

1) Compresion isoterma (T=constante)
2) Calentamiento isobarica (P=constante)
3) Expansion adiabatica.(Q= 0)

El error esta en el punto 1). Cuando se comprime un gas este tiende a calentarse. Para poder comprimirle isotermicamente(es decir de manera reversible). Es necesario extraer el calor que se produce con la compresión. En tu esquema no has tenido en cuenta la refrigeración del CO2 durante la compresion, es decir, has obviado el foco frio.

Si tenemos en cuenta el calor que cede el CO2 durante su compresion isoterma. El rendimiento maximo del ciclo viene dado por carnot.

R=(T Foco caliente- T Foco Frio)/T foco caliente=(320-228)/320=28%

Como ves el rendimiento maximo teorico es muy bajo.
En la practica este rendimiento seria mucho menor, ya que la compresión isotermica no es posible tecnicamente ya que deberia hacerse infinitamente lenta.
El rendimiento real de este sistema dificilmente pasará del 10/15% en el mejor de los casos

Espero haber aclarado tus dudas
Un saludo
Alb

No me falles Alb,tengo depositada mi confianza en ti.
Observa detenidamente el ciclo del CO2.
1º) No existe compresión isotérmica.Lo que señalas como isotérmica e isóbara ,es la condensación.
Para llegar a los 320ºk desde los 220ºK ,1º)bombeo hasta los 40bar,calentamiento a presión constante hasta los281ºk,evaporación (temperatura y presión costantes) y por ultimo recalentamiento a presión costante hasta los 320ºK
eL calor aportado es la diferencia de entalpias:h-1=92Kcl entalpia final=190.Diferencia de entalpias= 98Kcl
Rendimiento:Calor aportado=98Kcl.Calor cedido(condensación)=175KCcal-77Kcl . 98Kcal-77Kca=21Kcal
(21Kcl x100)/98kac= 21,4%.Ahora sigue con el Nitrogeno.Si obtienes un 15% de rendiento en todo el sistema.Tienes que poner una vela a la Virgen por que estas ante un milagro.

No entiendo tu ciclo. ¿Donde condesas el CO2? ¿Cual es el foco frio? ¿Condensas es CO2 a 281K?

En ese caso en calculo de rendimiento que te he dado sigue siendo en mismo, ya que el rendimiento maximo teorico solo depende de las temperaturas de los focos frio y caliente.

Para condensar necesitar extraer calor del CO2, Este calor sale del sistema sin producir trabajo. veo que haces un calculo de rendimiento, que te da aun menor, logico tu ciclo no es el de carnot, y el CO2 no se es un gas ideal, por lo que el rendimiento sera menor que el rendimiento ideal.

No sé que es lo que has recibido.El trabajo neto obtenido del CO2 es =15Kcal ( h"-h= 190Kcal- 175Kcal= 15 Kal)
El ciclo del nitrogeno que se expande isotermicamente (vamos a pensar que existe una maquina capaz de hacerlo) desde los 400bar hasta los 50bar .El cambio de entropia es de :0,89 KJ = 0,89 X210ºk = 186,9 Kj.
En segundo ciclo de Nitrógeno se camprime isoentropicamente desde los 210ºK- 50bar ,hasta los 325ºK-200bar.La energia cedida por este ciclo es de (T2-T1 =325-210= 115 X (Cp= 0,3Kcal/KG/Kº)= 34,5kcal y se necesitan :190Kca-95Kcal=95 Kcl por lo tanto se necesitan :95 Kcal/34,5 Kcal= 2,75KG de nitrogeno por Kg de CO2.Como los dos ciclos de Nitrógeno van unidos,tenemos que el primer ciclo "genera" un cambio de entropia= 0,89KJx2,75=2,45 ;Q= 2,45 X210ºk= 514KJ -306kj (condensación CO2)=208 kj .Atento a esto Alb.esta energia (208Kj) es la que entra al sistema y por lo tanto es el trabajo real neto del sistema.

Recuerda Alb, que lo mas importante es guiarte por los cambios de entropia.El 1º ciclo de Nitrógeno (400bar-50bar) tiene una diferencia de entropia de 0,89 KJ (compruebalo sobre el diagrama).Como has podido comprobar el trabajo del CO2 (15 kca/Kg)se queda dentro del sistema.SOLO HAY QUE TENER EN CUENTA LA ENERGIA QUE EL SISTEMA TE "PIDE" PARA CERRAR EL CICLO DEL 1º CICLO (207kj)PARA AUMENTAR EL TRABAJO UTIL DEBERIAMOS IR A UN NIVEL ENERGETICO MAS ELEVADO (POR EJEMPLO:370ºk x0,98Kj=362KJ ( ESTE ES TRABAJO NETO POSITIVO) SI QUIERES BAJAR A UN POZO "CALIENTE" A 20ºK.EL TRABAJO NETO POSITIVO SERA: 20ºk x0,98 KJ=19,6 kj ( ¿vas comprendiendo ahora?.¿Te das cuenta de lo que tienes en tus manos si todo sale bien?

No te lies, paulino. El rendimiento maximo teorico del sistema es de un 28%. De hay no puedes pasar, por muchos ciclos e intercambiadores que plantees.

Tomalo con calma.¿el rendiento de que energia? ¿de la que entra al sistema?¿ y por donde sale 72% restante?.Alb ese trabajo me llevo muchas horas ( aunque esto no quiere decir que el invento funcione).Pero entes de dar el veredicto repasalo bien.Tienes que salirte del cerco,quizas estemos en otra dimensión ( esto es broma)

Exactamente... ¿Por donde sale? ¿Cual es el foco frio del ciclo de CO2? (el del nitrogeno no he entrado a mirarlo por que ya falla en el CO2)
Antes de entrar en calculos mas complejos te pregunto las temperaturas a las que entra el calor al ciclo, y la temperatura a la que sale calor del ciclo de CO2.

Estoy viendo en estos momentos el ciclo del CO2 que debes tener tu tambien.Ciclo termodinamico del CO2:A la tempertarura de 228ºK Y 8 kg/cm2 de presión, se condensa el CO2.Con una entalpia inicial de 175KKcal/kg,pasa por la región liquido-vapor hasta su licuación total y una entalpia de 95Kcal/Kg, por lo tanto Q=175-95= 80Kcal y la diferencia de entropia ="S-S= Q/T=80 /228= 0,35Kcal ( 1,46Kj).Esta energia no sale ,se queda dentro del sistema.

Paulino,

Antes de ponerse a hacer calculos, conviene tener las ideas claras de que es lo que se esta calculando.

Lo que propones es una maquina térmica. En todas las maquinas termicas se aprovecha una diferencia de temperaturas para obtener un trabajo util. El calor entra en la maquina a una temperatura y sale de la maquina a una temperatura mas baja.

Sin este intervalo de temperatura no es posible estraer ningun trabajo util. Es completamente analogo a la turbinas hidraulicas, Para poder obtener energia hidroelectrica, debe existir una salto de agua. Debemos empezar cuales son las cotas de entrada y salida del agua. Discutir sobre que tipo de turbina es mejor, cuando se desconoce si existe un salto de agua es una perdida de tiempo. Decir que el agua entra en la turbina pero no sale y por tanto no hay cota de salida, es completamente absurdo.

Una vez conocido la diferencia de temperaturas, podemos calcular de manera muy precisa y sencilla, cual es el maximo trabajo que podemos extraer de dicho salto de temperatura.

Esto es muy util por que nos fija un techo del que no vamos a poder pasar en ninguno de los casos. Si este rendimiento maximo teorico es muy bajo, no merece la pena seguir haciendo calculos, por que nunca vamos a superarlo.

Si el rendimiento teorico es suficientemente elevado, entonces ya pasamos a plantear que ciclo o ciclos reales podemos diseñar para intentar aproximarnos a ese maximo teorico.

Por todo esto, antes de empezar a analizar los ciclos y las propiedades de los gases, respondete a la pregunta a estas dos sencillas preguntas.

¿Cual es la temperatura del foco caliente?
¿Cual es la tempetatura del foco frio?

La temperatura del foco caliente por lo que veo son 320K. La temperatura del foco frio no se cual es.

Esa pregunta no te la puedo contestar,y no te la puedo contestar por que yo todavia no lo se, cual es pozo frio.En realidad el pozo frio no existe,o tal vez existen dos pozos frios.En un ciclo de vapor existe el condensador como pozo frio.¿por que es necesario el pozo frio?.El fluido de trabajo (vapor de agua) "sufre" una transformación pasando de el estado liquido a vapor.En su recorrido hasta situarse en posición de realizar el trabajo de expansión a experimentado un cambio de entropia.Para volver al estado inicial,tiene que reducir su entropia expulsando energia térmica.Este es el pozo frio y esta su misión mas importante(reducir la entropia).Los dos ciclos del Nitrogeno reducen su entropia intercambiando energia,no la evacuan al exterior,si no que la "recirculan"(la energia térmica).El resultado es el mismo,he regresado al punto de partida sin expulsar energia.Es probable que se tenga que extraer una pequeña cantidad de energia en los 80ºK,para conseguir el salto en los intercambiadores.Realiza un esfuerzo y empieza como si no tuvieras ni idea de termodinámica.Tienes que poner tu mente a cero.

Mira Alb tal vez el pozo frio este en el intercmbio de energia del Nitrógeno.Observa la expansión isotermica desde los 400bar-50bar en los200ºK.Si el nitrogeno estubiera como gas ideal.la isotermica seria tambien isentalpica,sin embargo en este caso no lo es.El nitrogeno pasa de una entalpia 60,7Kcal/Kg a una entalpia de :75Kcal/kg.Por lo tanto este ciclo se queda "cargado" con 14,3Kcal.Cundo desciende hasta la entalpia cero,pasa por encima del punto critico,y en este punto debemos extraer energia ,por que no puede intercambiar con la corriente ascendente.Para evitar este problema esta la otra corriente del otro ciclo,que esta evacuando energia a traves del CO2.En este ciclo (CO2)15 Kcal se han convertido en trabajo y quedan fuera del sistema.Sigue el ciclo del Nitrogeno.

Paulino, resulta muy facil construir sobre el papel un movil perpetuo de segunda especie(Aquel que infringe el 2º principio de la termodinamica)

Para ello basta con realizar un sistema complejo basados en unos conceptos fisicos que solo se dominen a medias. Y poner a hacer calculos en detalle sobre este sistema, hasta que los numeros te den un resultado positivo.


Tambien resulta sencillo mostrar el error de estos moviles perpetuos. Basta con olvidarse de los calculos complejos y analizar los conceptos mas basicos.

El objetivo de invento es obtener trabajo.
¿De donde lo quieres obtener?

Por lo que veo lo quieres obtener a partir del CALOR.
El calor en si no es una forma de energía. Los cuerpos no tienen calor (el calor no es una función de estado), sino Energía interna. El calor es la transferencia de parte de dicha energía interna (Energía térmica) de un sistema a otro, con la condición de que estén a diferente temperatura.

Para que puedas tener calor, de donde extraer trabajo debes tener una diferencia de tempetarura. Por ejemplo, si tenemos 1 kg de agua a 320K¿Cuanto calor tenemos?

La respuesta es sencilla, 0julios. Para tener calor el agua debe decer su energia a un sistema con menor temperatura bajo o foco frio.

El calor disponible depende por tanto de dos temperaturas no solo de una.

De la misma forma que para tubirnar agua, es necesario que haya una diferencia de altura. No solo una.

Si tienes un foco caliente a 320K, y no tienes ningun foco frio, la cantidad de calor de tu sistema es CERO, y por tanto la cantidad de trabajo que puedes obtener de el es CERO.

Si extraer una "pequeña cantidad" de energía a 80K, entonces dispondras de una "pequeña cantidad de calor" con la que obtener trabajo.

Por otra parte, ¿como vas a conseguir refrigerar el sistema hasta 80K?

Comprendo lo que me estas diciendo Alb, el calor no es una propiedad de estado de la materia,es una manifestación transitoria lo mismo que el trabajo, una vez realizado solo queda o energia potencial o energia interna.Si yo estubiera seguro de que el sistema puede funcionar ,¿para que entrar en un foro Alb?.Si estoy en esto,es buscando ayuda,pero no utilizes el vocabulario de un profesor,debes enplear,-el vocabulario.- de un inventor.Si a traves de la historia de los inventos el hombre se hubiera guiado solo por la materia aprendida en las aulas,aun estariamos al principio de la era industrial.Tienes que buscar lo imposible,y una vez analizado todo el proceso me tienes que decir donde esta el "fallo"(si lo hay) y entonces hablaremos el mismo idioma.
La corriente ascendente a 400bar,intercambia energia térmica con la corriente descedente a 200bar,y las corrientes de ambos ciclos a 50bar,intercambian entre ellas.El puno final de los dos ciclos es el estado liquido y como "referencia" de ese estado se parte de entalpia 0,lo cual no quiere decir que el nitrogeno en ese estado no tenga "energia interna" y entalpia ( H= Q+( PxV) )La capacidad calorifica del nitrogeno liquido es de 0,6Kcal/Kg/Kº, para enfriar 5 grados el liquido debo extraer 3Kcal.Si se dispone de una maquina que trabaje con helio (un ciclo stirlig,por ejemplo) y trabaja entre las temperaturas de 80ºK y 75ºK. la entropia sera de "S-S=
Ln (80ºK/75ºK)= 0,064 X0,6(Cp)=0,038Kca=0,16Kj xlas dos corrientes=0,32Kj.Como puedes observar una pequeña cantidad de energia extraida en los 80ºK,tiene como resultado una disminución en la maquina para generar trabajo.Si tenemos que restar 0,32KJ de los 0,89 en la expansión (400bar-50bar) nos quedan:0,89-0,32=0,57, por la tanto el trabajo obtenido (W=Q= 0,57 X (20ºK.200ºK,370ºK,1500ºK)=11,KJ,114KJ,210KJ,855KJ.respectivamente.Piensa como un loco inventor Alb, o de lo contrario siempre estaremos en el mismo sitio.

Para empezar decirte que yo no soy proyesor, soy inventor. Para inventar se requiere una mente abierta, pero uno no debe olvidarse de los principios fundamentales de la fisica. Si me olvido de la termodinamica, lo unico que te puedo decir es "Muy bonitas esas imagenes llenas de curvas y numeritos".

Pero sacando mi vocacion frustrada de profesor te explicare algo que espero que te sea util:

El desarrollo de cualquier proyecto se realiza por etapa. Es igual que pintar un cuadro, se comienza dibujando un boceto a grandes trazos y sobre el se van añadiendo nuevas Capas cada vez con mas detalle.


1)Objetivo

La primera y mas importante etapa de todas es fijar cual es el OBJETIVO. Muchos inventos han fracasado por obviar esta etapa y no saber que es lo que se busca. Parece una etapa trivial, pero no lo es. Conviene ponerlo por escrito de la manera mas concreta posible, y tenerlo presente durante todas las etapas del desarrollo.

2)Analisis basico de entrada y salida
Hay que tener claro, de donde se parte y que se quiere conseguir. Que productos queremos obtener a partir de que recursos. En el caso concreto de la energía debemos conocer que fuentes de energia vamos a explotar y cual es su potencial. En esta etapa no se discute como se van a hacer las cosas sino que cosas se van a hacer.

3)Esquema de proceso:Diagrama de Bloques
Es un primer boceto del proceso que vamos a emplear. Se definen las operaciones fundamentales del proceso, sin fijar cuales son las condiciones concretas. Por ejemplo, precalentamiento reactivo A; reaccion A->B;

4)Definicion del Proceso: diagrama de flujo
Se definen las condiciones de operacion(Presion, temperatura, masa) de cada una de las corrientes implicadas en el procesos. Se ajustan los balances de masas y energia.

5)Diseño preliminar de equipos:
Se definen los parametros de diseño de los diferentes equipos. Por ejemplo: Area de los intercambiadores de calor, Carga y caudal de las bombas, Relacion de compresion de los compresores. Volumen de los reactores. etc etc.

6) Intrumentacion y control:
Se define el equipo necesario para controlar la planta, En que puntos se deben medir las temperaturas, presiones, concentraciones, niveles... y donde se debe actuar para controlar el sistema.

7) Planta piloto
Una vez que se conoce en profundidad el proceso desde el punto de vista teorico, se construye una planta piloto o prototipo donde estudiar su comportamiento real.
A partir de los resultados que da esta planta piloto se ajusta todo el proceso.

8)Construccion de Planta comercial.
A partir de la experiencia obtenida en la planta piloto se realiza el escalado a una planta con una mayor capacidad.

Resulta muy importante completar cada etapa y asegurarse que es correcta antes de pasar a la siguiente. Ya que los errores que se arrastran de una etapa a otra son muy dificiles y costosos de corregir.

Si en la etapa 6 nos damos cuenta de un errore en la etapa 3, debemos desandar el camino hasta la 3 y todo el trabajo realizado no nos servira de nada.

Los "inventores locos" tienen la constumbre de saltarse unas cuantas etapas y les gusta comenzar realizando directamente prototipos, sin tener una idea clara de cual es su objetivo. Cuando no llegan a ninguna parte, achacan su fracaso a conspiraciones e intereses ocultos.

En tu caso tu error es menos grave, unicamente te has saltado las etapas 2 y 3, y has ido directamente a definir las corrientes del procesos de la etapa 4. Has encontrado un error en la etapa 4, ya que obtienes resultados que vulneran principios basicos de la termodinamica.

Detectar el error en la etapa 4 te llevará mucho esfuerzo y tiempo. No tiene sentido perder el tiempo, analizado la etapa 4 cuando en la etapa 2 podemos el error se detecta facilmente.

Pero si quieres puedes ignorar el error de la etapa 4, olvidarte de la TD y del resto de la fisica, y ponerte a construir directamente un prototipo. asi cuando le hayas dedicado muchos años, todo tu tiempo libre, y todos tus ahorros, estaras convencido de que tu invento no funciona por culpa de las grandes multinacionales...

Asi que mejor vamos por partes:
1)¿Cual es el objetivo de tu invento?
2)¿De que fuente energia quieres obtener el trabajo?
3)¿Cuales son las etapas basicas del proceso que propones para obtener trabajo?

Cuando hayas respondido a estas preguntas, entonces ya podremos empezar a fijarnos en temperaturas, presiones, masas entalpias, entropias... y dar valores numericos a cada corriente.

Voy a tratar de dar respusta a tus preguntas,me tienes que dar un poco de tiempo.-En lo que resta del dia tendras una respuesta.

No hay prisa, tomate el tiempo que necesites...

Les estoy dando vueltas al asunto y no se como empezar.
Vamos haber:1º)El objetivo es poder transformar energia térmica de los alrededores (300ºKpor ejemplo) en trabajo.
2º) la fuente energetica se manifiesta con temperaturas 300ºK.
3º)Se prescinde del ciclo de CO2.Se tiene un ciclo de nitrógeno que partiendo del estado liquido y a una presión de 400Kg/cm2 ,pasa por un intercambiador de calor a contracorriente llegando hasta los 300ºK.Desde esta posición se expande hasta los 50 Kg/cm2. (isotermicamente).
De nuevo pasa por intercambio de calor a contracorriente e intercambia energia térmica con el segundo ciclo cuyo flujo asciende desde los 75ºKy presión de 50Kg/cm2.
Este segundo ciclo que asciende desde los 75ºk,cuado llega a los 300ºK.se comprime hasta los 200KG/cm2 (isotermicame expulsando la energia W=Q).Cuando desciende lo hace a traves de intercambiador a concontracorriente ,cediendo energia termica al flujo ascendente del 1º ciclo (P=400Kg/cm2)
Energia que entra al sistema: Expansión isotermica: Ln (400/50)x300ºK =623Kj
Compresión isotermica: W=Q= Ln(200/50)x300=415,88Kj
Trabajo neto positivo:623-415=208Kj.

Paulino

"1º El objetivo es poder transformar energia térmica de los alrededores (300ºKpor ejemplo) en trabajo."

El segundo principio de la termodinamica, enunciado por Lord Kelvin, dice :
"Es imposible, mediante un proceso cíclico, tomar calor de un depósito y convertirlo en trabajo sin que al mismo tiempo no exista transferencia de calor desde un depósito caliente a otro frío."

Por tanto, resulta imposible alcanzar en objetivo fijado.

Fin del proyecto.

¿Ves como empezando por el principio todo es mas sencillo?

Bueno Alb,lamento haberte echo perder el tiempo,pero como decia Vigote Arrocet ,¡yo sigo¡.La unica forma de encontrar lo desconocido es entrando en los dominios de lo imposible.Espero que sigas por aqui,para comentar otras cosas, si te parece bien.

Me cachis !!!, maldita termodinámica !!

:-)

(me encanta esta web !!)