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hola bienvenidos en este vídeo vamos a
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dar una breve explicación de cómo son
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los procesos termodinámicos de
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transformación de la energía utilizando
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diferentes mecanismos mecanismos que son
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útiles para transformar un tipo de
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energía en otros y aprovechar de esta
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manera el trabajo realizado por las
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diferentes máquinas
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de esto entonces existen diferentes
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tipos de máquinas está la máquina tipo 1
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es una máquina térmica la cual funciona
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de la siguiente manera al aplicar calor
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de una fuente de alta temperatura a una
00:00:40
máquina ésta va a generar un trabajo si
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un movimiento mecánico parte de ese
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calor que yo le suministre va a un
00:00:50
desaguadero o sea se pierde por medio de
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la fricción se pierde por medio de las
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paredes de la máquina térmica la
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interfaz de temperatura entre el
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ambiente que rodea la máquina en la
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misma temperatura hace que se pierda
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calor sí que quiere decir esto que el
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100% del calor que yo le suministró la
00:01:09
máquina no se va a convertir el trabajo
00:01:11
esto quiere decir en otras palabras que
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en una máquina térmica tipo 1 nunca va a
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tener una eficiencia del 100% por
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efectos de la entropía
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cuando la energía es suministrada a una
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máquina estaba perdiendo calidad y la
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entropía va siendo cada vez mayor por lo
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tanto va en un desorden de las
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partículas de la energía cinética de las
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partículas que hace que se pierda sin
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esta cantidad de calor
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si hacemos un balance de materia en todo
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el sistema vemos que la energía de
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entrada el calor de entrada es igual al
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trabajo ejercido por la máquina más un
00:01:49
calor de salida un calor que se pierde
00:01:53
si yo lo que quiero como un resultado es
00:01:55
el trabajo si es lo que me sirve a mí
00:01:57
para mi proceso para lo que quiera yo
00:02:00
hacer ya sea en la planta industrial o
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el movimiento de un vehículo es el
00:02:05
trabajo lo que yo quiero
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y que es la energía que yo le suministro
00:02:10
la eficiencia va a ser denota por esta
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ecuación trabajo dividido
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energía o calor de entrada esto por
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ciento en un porcentaje de eficiencia y
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según la segunda ley de la termodinámica
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la eficiencia de la máquina siempre va a
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ser menor que 1 o sea nunca va a ser del
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100% es una cantidad de calor que se me
00:02:32
va a perder en el sistema se va a ir
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ya existe otro tipo de máquinas máquinas
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tipo 2
00:02:40
estas máquinas funcionan totalmente lo
00:02:43
contrario
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al yo suministrar trabajo al sistema
00:02:47
vean que ya no estamos suministrando
00:02:48
calor estamos suministrando un trabajo
00:02:51
al sistema sí
00:02:54
este trabajo puede retirar calor de una
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fuente de baja temperatura
00:03:01
y depositarla en una fuente de alta
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temperatura
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esto es básicamente el funcionamiento de
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un sistema de refrigeración retirar
00:03:13
calor de un punto de baja temperatura y
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llevarlo a un punto de alta temperatura
00:03:18
recuerde que la naturaleza de los
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sistemas por lo general es perder calor
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si dejamos una taza de café en la
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ventana vamos a ver que la taza de café
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que está a mayor temperatura que el
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medio ambiente se va a ir enfriando poco
00:03:34
a poco o sea una fuente de alta
00:03:36
temperatura
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al aire que está menor temperatura se va
00:03:41
a ir el calor es la dirección del calor
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de una fuente de alta temperatura a una
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fuente de menor temperatura
00:03:48
eso sucede espontáneamente no hay que
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suministrar trabajo no hay que hacer
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nada por la mismísima entropía si
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suceden esos fenómenos el café en la
00:03:59
ventana aquí yo para hacer lo contrario
00:04:01
que de una fuente de baja temperatura
00:04:03
sacar el calor y llevarlo a una fuente
00:04:06
alta temperatura
00:04:07
tengo que suministrar trabajo y esto se
00:04:10
explica ya más adelante de forma más
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avanzada cómo es el funcionamiento de un
00:04:14
sistema de refrigeración aquí el calor
00:04:18
de salida en este caso eso se le llama
00:04:21
condensador es igual al trabajo
00:04:24
suministrado más el calor de entrada el
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calor de entrada es el calor
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suministrado por las frutas por la carne
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por los vegetales que nosotros
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introducimos a la nevera esto tiene un
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calor y lo que hace es retirar ese calor
00:04:38
y llevarlo aquí al evaporador
00:04:42
eficiencia de la máquina es el calor de
00:04:44
salida / el trabajo
00:04:48
pero esto es temas de otro vídeo
00:04:54
bueno ahora vamos a ver cómo funciona
00:04:56
una máquina de vapor
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una máquina a vapor funciona de la
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siguiente manera como ya había dicho una
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fuente de calor si impulsa un émbolo sí
00:05:07
y esto va a generar un movimiento
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mecánico a través de una vida
00:05:12
entonces parte del calor que se le
00:05:14
suministra a la máquina se va a perder
00:05:16
en forma de energía en este caso es el
00:05:18
calor que sale por la chimenea
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ese es el esquema de una máquina por una
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energía térmica de un fluido en este
00:05:28
caso es el vapor de agua a una alta
00:05:31
presión es suministrado a un pistón este
00:05:35
pisto lo que hace es absorber el calor y
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transformar ese calor en energía
00:05:39
mecánica la expansión del gas hace que
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se mueva el pistón y se genere un
00:05:44
movimiento mecánico que es el movimiento
00:05:47
de una rueda
00:05:48
parte del calor de ese vapor se va a
00:05:52
perder en un desaguadero y es la salida
00:05:55
del fluido a una baja presión entran
00:05:58
fluido y ese fluido tiene que salir a
00:06:00
una presión mayor más reducida o sea
00:06:02
aumenta el pia menor
00:06:05
y esto funciona como un ciclo lo que
00:06:07
hace la máquina da por y suministrar
00:06:09
vapor por un extremo del pistón
00:06:12
y empujar el pistón hacia la izquierda y
00:06:14
luego
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se entra el vapor por la parte derecha y
00:06:18
empuja el pistón hacia la parte
00:06:20
izquierda y así sucede y así
00:06:21
sucesivamente el pistón se mueve derecha
00:06:24
izquierda izquierda derecha moviendo una
00:06:27
biela y está bien lo que hace es generar
00:06:30
un movimiento circulatorio de dónde
00:06:34
proviene todo este calor
00:06:35
este calor proviene de un proceso de
00:06:38
combustión ya sea por un material con
00:06:40
alto poder calorífico es quemado
00:06:43
liberando calor y este calor es
00:06:46
suministrado a un agua el cual recibe un
00:06:49
calor latente vaporización y al
00:06:51
evaporarse el agua puede de esa manera
00:06:56
entrar al sistema a una alta presión
00:06:59
entonces
00:07:01
segunda ley de la termodinámica es
00:07:03
imposible construir una máquina técnica
00:07:05
que transforme todo el calor
00:07:07
suministrado en trabajo como ya había
00:07:10
dicho parte del calor se va a perder no
00:07:13
todo el calor suministrado se va a
00:07:15
convertir en energía mecánica
00:07:18
y lo que ya había hecho el vapor
00:07:20
calentado se expande y mueve un pistón
00:07:23
generando trabajo mecánico parte el
00:07:25
calor suministrado es rechazado a una
00:07:27
fuente de menor temperatura y por último
00:07:29
el vapor se enfría y vuelve a su estado
00:07:31
inicial
00:07:32
todo esto comportamiento hace parte de
00:07:35
un ciclo termodinámico si la carne era
00:07:38
de un pistón de estos es un movimiento
00:07:40
total desde un extremo hacia el otro
00:07:45
y cada movimiento hace parte de un ciclo
00:07:47
ay que interviene una gran cantidad de
00:07:49
variables funciones de estado que son la
00:07:53
temperatura la presión el volumen del
00:07:56
gas en cada uno de los estados de la
00:07:58
máquina termodinámica
00:08:00
y así es como funciona una máquina de
00:08:02
vapor
00:08:04
por otro lado existen los compresores
00:08:06
que es todo lo contrario miren que en la
00:08:10
imagen de arriba en las máquinas de
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vapor lo que yo hago es suministrar
00:08:14
calor
00:08:16
al sistema por medio de un fluído
00:08:19
y ese calor es transformado en energía
00:08:21
mecánica
00:08:23
aquí pasa lo contrario lo que yo hago y
00:08:26
suministrar
00:08:28
energía mecánica al sistema y lo que
00:08:31
hace esto es aumentar la presión de un
00:08:35
fluido para los compresores son
00:08:37
utilizados los gases los gases son
00:08:40
funcionan para entregar digo los
00:08:42
compresores funcionan para entregar
00:08:43
energía mecánica a los gases
00:08:47
y así funciona el sistema
00:08:50
esta es la gráfica o el diagrama de
00:08:53
flujo de un compresor suministro energía
00:08:56
mecánica al sistema y éste lo que hace
00:08:59
es entregarle una mayor presión a un
00:09:03
fluido de entrada que viene a menor
00:09:04
presión en este caso es el fluido de
00:09:06
color azul y al salir este fluido sale a
00:09:11
una mayor presión
00:09:14
y eso lo que hace un compresor entregar
00:09:16
energía al fluido por medio de una
00:09:20
acción mecánica y la máquina de vapor es
00:09:23
lo que hace el mirar una acción mecánica
00:09:25
a partir de la energía de un fluido
00:09:30
los dos son contrarios
00:09:35
bueno ahora vamos a ver lo que son las
00:09:37
máquinas hidráulicas
00:09:39
y máquinas que funcionan con diversos
00:09:41
tipos de energía
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los diferentes tipos de energía con la
00:09:44
que funcionan este tipo de máquinas o la
00:09:46
energía mecánica energía eléctrica
00:09:48
energía eólica energía hidráulica
00:09:51
energía química también existen máquinas
00:09:53
que funcionan con energía nuclear y una
00:09:56
serie cantidad de energías pero no más
00:09:58
vamos a tomar estas cinco principales
00:10:00
energías
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entonces los compresores e impulsores o
00:10:05
ventiladores ya habíamos visto que para
00:10:08
los gases lo que nosotros utilizamos es
00:10:10
un compresor un complejo le entrega una
00:10:14
energía mecánica un sistema y es lo que
00:10:17
hace está normal esa energía mecánica en
00:10:19
energía
00:10:21
de presión del fluido si lo que hace es
00:10:24
aumentar la presión del gas
00:10:27
para el caso de los líquidos se conocen
00:10:30
como impulsores un impulsor lo que hace
00:10:34
es aumentar la energía del fluido por
00:10:38
medio de un impulso entonces lo que hace
00:10:40
este está esta imagen que nosotros vemos
00:10:42
acá
00:10:43
es impulsar el fluido por medio de una
00:10:45
fuerza centrífuga entonces aquí vemos en
00:10:48
esta imagen una motobomba
00:10:51
una bomba centrífuga que lo que hace en
00:10:53
movimiento circular del impulsor lo que
00:10:56
hace es entregarle una energía al fluido
00:10:58
y aumentar su presión y elevando una
00:11:01
mayor actora
00:11:03
entonces cómo funcionan entra el fluido
00:11:06
a una menor presión y sale el fluido a
00:11:09
una mayor presión que lo que tenemos que
00:11:11
suministrar nosotros energía mecánica
00:11:15
la energía mecánica y lo que hacen
00:11:17
avería mecánica es hacer girar el
00:11:20
sistema
00:11:22
eso se conoce como un impulsor los
00:11:24
compresores y los impulsores son lo
00:11:27
mismo
00:11:28
sino que unos son para gases y el otro
00:11:31
son para líquidos pero el objetivo es el
00:11:33
mismo sino que su funcionamiento es
00:11:35
diferente
00:11:38
turbinas eólicas
00:11:40
una turbina eólica es este mecanismo que
00:11:43
nosotros vemos aquí lo que hace él es
00:11:47
recibir una energía mecánica del fluido
00:11:52
y generar un movimiento circular un
00:11:55
movimiento rotacional una energía
00:11:57
mecánica un trabajo como lo queramos
00:11:59
llamar
00:12:01
y en la misma manera existe un desagüe
00:12:04
influido por la segunda ley de la
00:12:05
termodinámica un líquido a menor presión
00:12:09
en este caso las turbinas eólicas
00:12:12
funcionan para los gases entonces el
00:12:16
aire a altas velocidades lo que hace es
00:12:20
entregarle una energía
00:12:22
a la turbina la turbina gira y por medio
00:12:26
de un generador nosotros podemos generar
00:12:28
energía eléctrica aquí no hay un cambio
00:12:32
aquí no hay cambios de presión debido
00:12:34
digamos en este caso de las turbinas
00:12:37
eólicas todo el sistema está bajo la
00:12:40
misma presión pueden la presión de la
00:12:41
presión atmosférica
00:12:43
la energía del fluido es energía
00:12:46
cinética energía de velocidad la
00:12:49
velocidad del fluido golpea las aspas de
00:12:52
la turbina y hace que ese movimiento
00:12:54
mecánico del fluido sea del aire mueve
00:12:58
una turbina y se termina transfiera ese
00:13:01
movimiento mecánico a un generador
00:13:03
eléctrico ya un generador eléctrico lo
00:13:06
que hace es recibir la energía mecánica
00:13:11
generar energía eléctrica
00:13:16
vamos a mirar lo que son las turbinas
00:13:18
hidráulicas
00:13:20
una turbina hidráulica genera energía
00:13:22
eléctrica a partir del movimiento
00:13:24
mecánico de un fluido entonces vemos la
00:13:28
imagen
00:13:30
básicamente es esto el agua hace mover
00:13:34
la turbina y esa turbina
00:13:37
en transfiere es el movimiento mecánico
00:13:39
a un generador eléctrico
00:13:42
entonces lo que entras energía mecánica
00:13:44
el fluido sale un fluido a una menor
00:13:47
presión parte de la energía mecánica es
00:13:51
transferida aquí a un rodete que lo que
00:13:53
hace es mover un generador eléctrico y
00:13:56
éste me puede generar energía eléctrica
00:14:00
como vemos también en esta imagen
00:14:01
entrada el agua salía del agua y la
00:14:04
transferencia del movimiento por medio
00:14:06
de el rodete y esto me va a generar a mí
00:14:10
una corriente eléctrica y es el
00:14:12
principio físico con el que funcionan y
00:14:15
las presas eléctricas si en muchos
00:14:19
países lo que se aprovecha en la energía
00:14:21
potencial del agua fabricando esas
00:14:23
represas y por medio de la presión que
00:14:25
genera el agua al mover las turbinas
00:14:27
hidráulicas le va a generar energía
00:14:30
eléctrica
00:14:33
existen otros tipos de máquinas los
00:14:35
motores eléctricos y de gasolina lo que
00:14:38
hace un motor eléctrico en este caso es
00:14:40
recibir energía eléctrica y generar un
00:14:44
movimiento rotacional una energía
00:14:47
mecánica o sea trabajo
00:14:51
existen otro tipo de motores que son
00:14:53
motores de gasolina con el que funciona
00:14:55
un vehículo normal entonces lo que hace
00:14:57
es esto por medio de un proceso de
00:14:58
combustión ya sea un motor de cuatro
00:15:01
tiempos ya la explicación de cómo
00:15:02
funciona esto es diferente solo lo que
00:15:05
hace es recibir la energía química de la
00:15:07
gasolina hacer que es te exploten dentro
00:15:11
de unos pistones y ese movimiento del
00:15:14
pistón lo que hace es generar energía
00:15:16
mecánica aquí también hay una pérdida de
00:15:20
energía vapores quemados con menor poder
00:15:23
calorífico si ya no hablamos de pérdida
00:15:26
de presión de pérdida de velocidad como
00:15:28
hablábamos en las turbinas eólicas sino
00:15:30
de unos vapores quemados con un menor
00:15:32
poder de combustión aquí en el menor en
00:15:35
el motor eléctrico también hay pérdidas
00:15:37
de energía sino que no salen del sistema
00:15:40
como materia
00:15:42
existen los procesos internos de
00:15:44
fricción en una gran cantidad de
00:15:46
mecanismos que hacen que parte de la
00:15:48
energía eléctrica no se transforme en su
00:15:50
totalidad en la energía mecánica también
00:15:52
hay una pérdida y todas las máquinas que
00:15:55
estamos viendo existen unas pérdidas de
00:15:57
energía
00:15:58
de acuerdo al segundo principio la
00:16:00
termodinámica
00:16:02
de la eficiencia de las máquinas es la
00:16:04
energía mecánica que nosotros podemos
00:16:07
obtener de la máquina
00:16:10
y la energía eléctrica en este caso la
00:16:13
energía mecánica que obtenemos del motor
00:16:15
de gasolina / el poder calorífico de la
00:16:18
gasolina
00:16:22
y por último
00:16:24
lo que son las motobombas estás la
00:16:28
imagen que nosotros nos representa una
00:16:29
autobomba una motobomba es simplemente
00:16:33
un motor de gasolina o un motor
00:16:35
eléctrico acoplado a un impulsor
00:16:38
entonces el motor de gasolina recibe la
00:16:41
energía química esta energía química es
00:16:44
transformada en energía mecánica y esta
00:16:46
energía mecánica lo que hace es mover el
00:16:48
rodete de un impulsor y ese impulso
00:16:50
recibe un agua un líquido a una menor
00:16:53
presión y lo que hace es elevarlo a una
00:16:56
mayor presión
00:16:58
dándole presión y energía potencial al
00:17:01
fluido y recuerde que las motobombas lo
00:17:02
que hacen es elevar los líquidos a una
00:17:06
mayor altura
00:17:08
esto que nosotros vemos aquí es una moto
00:17:11
bomba de gasolina aquí entra el agua y
00:17:14
aquí sale el agua mayor presión lo que
00:17:17
nosotros suministramos es energía clic
00:17:19
gasolina
00:17:22
existe lo mismo pero funcionando con un
00:17:24
motor eléctrico y es una moto bomba que
00:17:26
funciona de la misma manera
00:17:28
suministramos energía eléctrica a las
00:17:31
eléctricas transformada en energía
00:17:32
mecánica por medio de un motor es el
00:17:34
motor mueve un impulsor y el impulso lo
00:17:36
que hace es elevar un fluido de menor
00:17:38
presión a
00:17:40
una parte más alta dándole presión a el
00:17:43
fluido energía mecánica al fluya y ahí
00:17:46
podemos ver en la imagen un motor
00:17:48
eléctrico acoplado a un impulsor una
00:17:51
motobomba eléctrica
00:17:54
entonces de la misma manera en estos
00:17:57
sistemas no existe una eficiencia del
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100 siempre va a existir pérdidas de
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energía
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por otra parte también existen los
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ventiladores los ventiladores también
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son máquinas termodinámicas que utilizan
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la energía eléctrica la transforman en
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movimiento rotacional energía mecánica
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esto modelo impulsor y lo que hace no es
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aumentar la presión al fluido sino tomar
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un gas en este caso es el aire y
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aumentar su velocidad si lo que entra el
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impulsor de un ventilador es un aire con
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poca energía cinética inclusive en una
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energía cinética una energía cinética
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igual a cero y lo que hace es aumentar
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su velocidad una motobomba lo que hace
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es aumentar la presión del fluido el
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impulsor de un ventilador lo que hace es
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aumentar la velocidad si recuerde que en
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el caso del aire están la entrada del
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aire al impulsor y la salida del aire
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del impulsor están a la misma presión
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que es la presión atmosférica
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por lo tanto resulta absurdo decir que
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estamos aumentando la presión del aire
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sino su velocidad lo mismo sucede con
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las turbinas eólicas si lo que entra el
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sistema de una turbina eólica es una
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aire a una alta velocidad que hace mover
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una turbina y esto genera de su genera
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energía eléctrica
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para el caso de los el aire es el
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aumento de la velocidad aumenta la
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energía significa y es el típico
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ventilador que nosotros utilizamos para
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ventilar no sin acaso si inyectamos una
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cantidad energía eléctrica y su local es
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aumentar la velocidad del aire es muy
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parecido a una motobomba sino que pues
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es para el caso del aire y de esa manera
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concluimos cómo es el cambio en las
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diferentes tipos de energía utilizando
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diferentes tipos de máquinas
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termodinámicas transformando un tipo de
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energía en otro tipo de energía para
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nosotros aprovechar este tipo de
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máquinas recuerden que todos los
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sistemas en todas las máquinas que
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acabamos de ver funcionan bajo el
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segundo principio de la termodinámica la
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segunda ley de la termodinámica que
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quiere que dice lo siguiente ninguna
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máquina funciona al 100% de eficiencia
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toda la energía que nosotros le
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suministramos
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no se convierte en trabajo o en energía
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útil parte de la energía se pierde
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debido a los efectos de la fricción o de
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la entropía
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y así concluimos
