Aplicaciones De La Termodinámica En La Mecatrónica - Copy

Aplicaciones de la termodinámica en la Mecatrónica. En el presente documento se hablara de pequeñas contribuciones que la mecatrónica ha tenido en la industria, aplicando la termodinámica en ella, aunque tal vez no es de manera directa como tal, ya que también tienen que intervenir otras carreras como bioquímica, ya sea en el procesos y que tiene que ver la mecatrónica con esto, ya que por lo regular los ingenieros mecatrónicos se encargan de que las maquinas a utilizar, tengan un mejor rendimiento y se pueda aprovechar a un mas la energía a comparación de las ya existentes, y así aprovechar de una mejor manera los recursos invertidos.

1. Termodinámica biotecnología

molecular

para

algunas

aplicaciones

en

Una aplicación particular de la termodinámica molecular se relaciona con la separación de proteínas acuosas por precipitación selectiva. Para este propósito, se necesitan diagramas de fase; para construirlos, se necesita entender, no solamente la naturaleza cuantitativa de la fase de equilibrio de las proteínas acuosas, sino también las fuerzas moleculares cuantitativas entre las proteínas en solución. Se muestran algunos ejemplos para mostrar como las fuerzas proteína proteína puede calcularse o medirse, para producir un potencial de fuerza media, y como ese potencial se emplea luego junto con un modelo de termodinámica estadística para establecer un equilibrio líquido líquido y líquido cristal. Tal equilibrio no solamente es útil para los procesos de separación, sino también para entender enfermedades como el mal de Alzheimer, las cataratas en los ojos, y anemia, las cuales parecen ser causadas por aglomeración de proteínas.

2. Flujos de energía en procesos industriales El concepto de energía es definido y aplicado a procesos industriales. El estudio discute el significado de la selección de la definición de eficiencia, limitaciones del sistema y definición del problema. Se presentan los flujos de energía para una planta de acero, así como para una fábrica de papel y pulpa. El estudio establece los flujos de energía en los procesos, y elabora las pérdidas de energía. Para propósitos de comparación, se describe el sistema de calentamiento de espacio sueco empleando el concepto de energía.

3. Modelamiento termodinámico y evaluación de algunos sistemas de aluminio-silicatos. Los sistemas de aluminosilicatos son de gran interés para los científicos de materiales y geoquímicas. El conocimiento termodinámico de estos sistemas es útil en las industrias del acero y la cerámica, y para entender los procesos geoquímicos. Una aproximación popular y eficiente para obtener un conjunto de datos termodinámicos auto consistente es la llamada CALPHAD; acopla información de diagramas de fase y datos termodinámicos con la asistencia de modelos computarizados. La aproximación CALPHAD se aplica en esta tesis para el modelamiento termodinámico

y las evaluaciones de los sistemas CaO-Al2O3-SiO2, MgO-Al2O3-SiO2 and Y2O3Al2O3-SiO2 y sus subsistemas. Se emplea el formalismo de energía de compuesto para todas las fases de solución, incluyendo mulita, YAM, spinel y halita. En particular, se aplica el modelo iónico de dos suben tramados para la fase de solución líquida. Basada en investigaciones experimentales recientes y en estudios teóricos, se introduce una nueva especie, AlO2-1 al modelo líquido Al2O3. Así, el modelo líquido correspondiente a un sistema ternario Al2O3-SiO2-M2Om tiene la fórmula (Al+3, M+m) P (AlO2-1,O-2, SiO4-4,SiO20)Q, donde M+m permanece para Ca+2, Mg+2 o Y+3. Este modelo supera la dificultad existente por tanto tiempo de suprimir la laguna de la miscibilidad de líquidos en los sistemas ternarios originados a partir de Al2O3 libre durante las evaluaciones. Se evalúa críticamente toda la información disponible y experimental actualizada, y finalmente se logra un conjunto de datos termodinámicos auto consistente. Se puede emplear la base de datos junto con el software para minimización de la energía de Gibbs para calcular cualquier tipo de diagrama de fase y todas las propiedades termodinámicas. Se presentan varios diagramas de fase, secciones isotérmicas, y propiedades termo disecciones isotérmicas, y propiedades termodinámicas, y se comparan con los datos experimentales. Se llevan a cabo todos los cálculos y optimizaciones de procesos empleando el paquete de software TermoCalc.

4. Termodinámica del desarrollo de los sistemas energéticos con aplicaciones a máquinas térmicas y organismos vivientes. En el artículo se definen y analizan los límites termodinámicos para varios procesos tradicionales y asistidos por trabajo de desarrollo secuencial con velocidades finitas, importantes en ingeniería y biología. Los límites termodinámicos están expresados en términos de cambio de energía clásicos y un mínimo residuo de energía disipada, o alguna extensión incluyendo penalidad por tiempo. Se consideran procesos con transferencia de calor y masa que ocurren en un tiempo finito y con equipo de dimensión finita. Estos procesos incluyen calor y operaciones de separación, y se encuentran en intercambiadores de calor y masa, redes térmicas, convertidores de energía, unidades de recuperación de energía, sistemas de almacenamiento, reactores químicos, y plantas químicas. El análisis del autor está basado en la condición que, para hacer útiles los resultados de los análisis termodinámicos en ingeniería económica, es el límite termodinámico, no la eficiencia termodinámica máxima, el que debe ser superado para requerimientos de proceso prescritos. Una parte creativa de este trabajo perfila una aproximación general de la construcción de “variables de Carnot” como controles adecuados. Modelos Endo reversibles, de velocidad finita incluyen pérdidas irreductibles mínimas causadas por resistencias térmicas al potencial de energía clásico. Se formulan funciones de trabajo extremo (extremum), las cuales incorporan producción de entropía mínima residual, en

términos de estados iniciales y finales, duración total, y (en procesos discretos) número de etapas.

5. Aplicación del análisis de Segunda Ley para un intercambiador de calor que trabaja con una suspensión de etanol/hielo. El uso de suspensiones de hielo como refrigerantes secundarios es una tecnología muy pro-metedora. El objetivo de este artículo es evaluar la contribución del análisis de segunda ley al estudio de un cambio de fase de un refrigerante secundario in sistemas de enfriamiento. El primer paso del trabajo presentado aquí consiste de dos partes: la primera se relaciona con el cálculo de entalpías y entropías, y la segunda es un análisis de entropía/energía de un intercambiador de calor. El trabajo pretende proporcionar un criterio termodinámico para escoger la clase de fluido y las condiciones de entrada que son más adecuadas para una aplicación particular. Se presenta el establecimiento del método y los resultados que han sido obtenidos para una mezcla de alcohol etílico (etanol) agua. Llegamos a la conclusión de que la mecatrónica es una parte fundamental en la industria, ya que esta se encarga de hacer la maquinaria necesaria para que estos procesos se puedan llevara a cabo claro esta que de la mano con la termodinámica y con la segunda ley de esta, ya que se debe aprovechar al máximo los recursos sin que, haya desperdicio alguno de energía, aplicando las cero tolerancias, para aprovechar al máximo cada componente.

Bibliografía: 

John M. Prausnitz (Chemical Engineering Department, University of California Berkeley, Berkeley, CA, Estados Unidos, y Chemical Sciences Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA, Estados Unidos).

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Göran Wall (ver su Curriculum Vitae aquí), científico, investigador independiente, consultor y educador egresado de la Rudbeckianska gymnasiet(Västerås, Suecia).

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Huahai Mao, para obtener su título de Doctor en el Department of Materials Science and Engineering del Royal Institute of Technology KTH (Estocolmo,Suecia,2005).

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Stanislaw Sieniutycz, vinculado a la Faculty of Chemical Engineering de la Warsaw University of Technology (Varsovia, Polonia).