Descripción del proceso: La máquina o conjunto de motores térmicos, (1-2-3-4 ) que se observan en el dibujo, tienen la finalidad de convertir energía térmica en trabajo de eje. Prácticamente todas las máquinas que convierten energía térmica en trabajo deben de realizar un salto térmico, en este caso lo que se realiza es un "salto de presiones". La temperatura permanece constante, los cilindros-pistón realizan expansiones isotérmicas, pudiendo de este modo trabajar a cualquier temperatura que permitan los materiales y mecánica del motor.
Como ejemplo sería posible licuar Hidrógeno y obtener trabajo en lugar de tener que suministrarlo. El fluido de trabajo sería para este caso el He4, y conseguir una máquina que pueda vencer los inconvenientes de trabajar a esa temperaturas, desde la termodinámica no debería haber problemas.
También sería posible y más fácilmente, licuar Nitrógeno utilizando Hidrógeno como fluido de trabajo. El Nitrógeno licuado puede convertirse en un fluido capaz de ser turbinado, si previamente se bombea a alta presión (200 bar) y se calienta a presión constante por encima de los 250 K. Posteriormente se expansiona adiabáticamente en una turbina.
Al día de hoy, enormes cantidades de NH3 son producidas en el mundo utilizando el metano (CH4) como fuente de Hidrógeno. El metano lleva unido en su molécula al Carbono que durante el proceso pasará a formar CO2. Si somos capaces de obtener Hidrógeno electrolítico y Nitrógeno, mediante licuación del aire atmosférico en este último caso, a precio CERO en energía eléctrica, problema resuelto. En casi todo proceso químico de la industria se requiere energía térmica y energía eléctrica, que es una energía UNIVERSAL, es posible su utilización para infinidad de procesos, es por lo tanto la base principal.
Funcionamiento nudo motores térmicos del dibujo:
Cilindro-pistón (1): Pistón frenado en la posición 1/2 del volumen total del cilindro. Contiene 500 moles de H2 a una presión de 300 bar. Recibe 500 moles de H2 a una presión de 600 bar. La presión aumenta hasta los 600 bar y se expansiona isotérmicamente hasta la presión de 300 bar.
Una vez realizado el trabajo el pistón retrocede a su posición inicial expulsando 500 moles de H2 lo que permite que pueda hacerlo sin aportar trabajo exterior al sistema ( fuerza contrapresión almacenada y devuelta al sistema)
Estos 500 moles pasan al cilindro-pistón (2) que se encuentra frenado en posición 1/2 del volumen total, contiene 500 moles a una presión de 150 bar, y se repite la operación.
El último cilindro (4)realiza la misma operación ,pero en este caso los 500 moles expulsados pasan al compresor. Anqué parezca un poco complicado si se estudia detenidamente se puede entender perfectamente.
Nota: Hay que tener en cuenta que la presión de descarga de los cilindros cuando el pistón retorna después de la expansión, es más elevada que la presión a la que se encuentra el cilindro que ha de recibir la descarga, por ejemplo, el cilindro (1) (300bar) descarga en el cilindro (2) (150 bar). Esto ocasionaría la aceleración del pistón. Para evitarlo y no perder este empuje sería preciso frenar el vástago del pistón por medio del sistema que llevará incorporado el cilindro para convertir en trabajo útil la expansión. Y lo mismo acurre con el trabajo del compresor, el cálculo del trabajo se hará teniendo en cuenta la presión media ( 600-300 bar). No se ha hecho así en este caso, por que el fin que se persigue no es crear una máquina, sino lanzar ideas, con la esperanza de que algún aficionado a la termodinámica lo encuentre interesante y saque provecho de todo esto. Yo ya estoy cansado.
