Propiedades, funciones y diagramas termodinámicos

Si has llegado a esta página buscando cómo calcular las propiedades
de un estado o una instalación termodinámica, representar los diagramas
(con domo de saturación e isolíneas) o hacer otros cálculos termodinámicos, selecciona la sustancia que te interese y pulsa "Calcular".
Sustancia      Agua      Aire      Amoniaco      Dióxido de carbono      Nitrógeno      Oxígeno [Alcanos]      Butano      Etano      Heptano      Hexano      Isopentano      Metano      Octano      Pentano      Propano [Alquenos]      Etileno      Propileno [Refrigerantes]      R-14      R-22      R-23      R-123      R-134A      R-C318      R-500      R-502      Propil alcohol [Refrigerantes antiguos]      R-11      R-12      R-13      R-114 [Gases ideales]      Agua      Aire      Monóxido de carbono      Dióxido de carbono      Metano      Acetileno      Etileno      Hidrógeno      Nitrógeno      Monóxido de nitrógeno      Oxígeno      Hidróxido (OH)      Cloro      Flúor      Bromuro de hidrógeno      Cloruro de hidrógeno      Yoduro de hidrógeno      Sulfuro de hidrógeno      Amoniaco      Dióxido de azufre

Configuración del ejercicio

TermoGraf permite resolver una amplísima variedad de situaciones gracias a su versátil configuración. Más aún, todas las opciones pueden ser cambiadas en cualquier momento si así lo requiere el problema.

• Diagrama termodinámico altamente configurable, con ejes Pv, Ts, Ph, hs, Tv, PT, Ps, Th, hv y sv, representación de isolíneas, escalas lineales y logarítmicas, zona de validez del modelo, estado ambiente, estado de referencia y domo de saturación con punto crítico para sustancias reales.
• Panel de propiedades termodinámicas constantemente actualizado y configurable para mostrar únicamente las propiedades que se estén trabajando en el ejercicio. Propiedades calculadas:
  • De estado: Presión, volumen, densidad, temperatura, entalpía, entropía, exergía, exergía de flujo, calor específico (Pcte y Vcte).
  • De proceso: Calor, trabajo (del sistema, de expansión, técnico, de flujo, disipativo), incrementos de las propiedades estado.
  • De ciclo: Todas las propiedades de proceso y los rendimientos según el primer y segundo principio (para ciclos de potencia) o coeficientes de operación COP (para ciclos de refrigeracíon).
  • Variables personalizadas: También se pueden crear variables de usuario para cálculos personalizados.
• Más de 40 sustancias termodinámicas, con tres modelos de ecuación de estado (gas perfecto, gas ideal y sustancia real).
• Unidades en sistema internacional y sistema británico de medida, seleccionables independientemente para cada magnitud.
• Convenio de signos positivo (ΔU=Q+W) y negativo (ΔU=Q-W).
• Análisis para sistemas de masa o volumen de control.
• Estado de referencia y estado ambiente configurables por el usuario, permitiendo acomodar los cálculos a cualquier tabla bibliográfica.
• Librería de sustancias definidas por el usuario, con valores y representación personalizados.

[ Ver video-tutorial de configuración ]

Dibujando sobre el diagrama termodinámico

Representación gráfica de trabajos y botón de información complementaria

El diagrama termodinámico actúa de pizarra donde se dibujan los estados y procesos del ejercicio, mostrándose al instante las propiedades termodinámicas en el panel adyacente.

Características:

• Opciones de diagrama: Tipos Pv, Ts, Ph, hs, Tv, PT, Ps, Th, hv y sv, representación de isolíneas, escalas lineales y logarítmicas, domo de saturación, zona de validez del modelo, estados característicos de la sustancia, equipos de procesos, numeración de estados, masas de los procesos, temperaturas medias equivalentes.
• Creación de objetos termodinámicos: Estados, procesos y ciclos se calculan sin más que pulsar el ratón sobre el diagrama y arrastrar el elemento desde el estado inicial hasta el estado final. También se pueden añadir múltiples ramificaciones mediante la herramienta "Añadir procesos" o insertar ciclos complejos mediante la ventana "Editor de ciclos" (versión Pro).
  [Ver video-tutorial de creación de objetos termodinámicos]
• Opciones de zoom: Zoom automático a los objetos termodinámicos, zoom independiente en cada eje del diagrama, zoom a un área determinada.
  [Ver video-tutorial de opciones de zoom]
• Invertir procesos: Cambia el sentido de un proceso, una ramificación o de todo un ciclo.
• Visualización de las áreas de los procesos reversibles o cuasiestáticos: representación gráfica del trabajo de expansión, trabajo técnico o calor de un proceso.
• Inserción de textos, imágenes o enlaces externos: Posibilidad de insertar textos o imágenes explicativas dentro del diagrama, así como abrir documentos externos a TermoGraf.

Todos los objetos termodinámicos se pueden modificar directamente sobre el diagrama con un simple arrastre del ratón visualizando los cambios en tiempo real (por ejemplo las variaciones de rendimientos en ciclos, o de trabajo y calor en procesos). El panel de propiedades, a la derecha del diagrama, permite un ajuste preciso de las propiedades termodinámicas a un valor determinado.

Editor de ecuaciones

La ventana "Editor de ecuaciones" permite calcular funciones basadas tanto en las propiedades termodinámicas de los elementos del diagrama como en cualquier otra función definida por el usuario. Estas funciones se almacenan como variables de usuario para su uso en otras ecuaciones más complejas, para su representación en tablas de propiedades (ver siguiente apartado) o para mostrar automáticamente los cambios producidos al modificar el sistema termodinámico.

[ Ver video-tutorial de edición de ecuaciones ]

Tablas de propiedades termodinámicas con variables personalizadas

A partir de un determinado estado termodinámico, la ventana "Barrido" crea fácilmente tablas de propiedades con sólo indicar los valores inicial y final de la propiedad correspondiente. Los resultados se almacenan junto a los de las variables de usuario (ver apartado anterior), pudiéndose copiar o guardar todos los datos en ficheros de texto independientes.

Se pueden crear gráficos respecto a cualquiera de los valores, tanto de las propiedades termodinámicas como de los definidos por el usuario, facilitándose así el análisis de cómo se interrelacionan todas las variables termodinámicas. Un ejemplo práctico sería la optimización de un ciclo, en donde se puede analizar fácilmente cómo influye la relación de presiones Palta/Pbaja en el trabajo neto o el rendimiento del ciclo, así como en una variable termoeconómica que se habrá definido para calcular el coste de explotación de la instalación.

[ Ver video-tutorial de creación de tablas y gráficos ]

Cálculo de rendimientos, intercambiadores y balances de energía/entropía

TermoGraf aborda la resolución de cálculos termodinámicos desde un punto de vista didáctico, ilustrando los pasos a seguir para una correcta resolución del ejercicio.

• Cálculo de rendimientos: En los ciclos de potencia se muestran automáticamente los rendimentos según el primer y segundo principio, al igual que los COP para los ciclos de refrigeración. El usuario puede calcular sus propios rendimientos y comparar sus resultados con los que ofrece TermoGraf.
• Cálculo de intercambiadores: Mediante una ventana especializada se puede elegir el tipo de intercambiador que se desea ajustar, definir los procesos en él implicados y realizar los balances de masa y energía para una correcta resolución. TermoGraf facilita una resolución progresiva de esta tarea advirtiendo de los errores que se están cometiendo en cada momento.
• Balances de energía y entropía: Resolución de las ecuaciones de los balances de energía y entropía de un proceso para sistemas abiertos o cerrados, con posibilidad de realizar el análisis de los distintos tipos de trabajo y de las irreversibilidades generadas. TermoGraf asiste al usuario en todo el procedimiento e informa de las situaciones y cálculos erróneos.