Ejemplos de sistemas abiertos

Un sistema abierto es aquel que intercambia materia y energía con su entorno: le entra y le sale algo más que calor. Son, con diferencia, los sistemas más abundantes de la naturaleza y de la técnica, desde un motor o una caldera hasta una célula, un bosque o una empresa. Aquí tienes 68 ejemplos reales agrupados por ámbitos, con lo que entra y lo que sale en cada caso.

¿Qué es un sistema abierto?

En termodinámica, un sistema abierto es una región del espacio cuya frontera deja pasar materia y energía. Como su masa puede cambiar, los ingenieros lo estudian como un volumen de control: una superficie fija (la carcasa de una turbina, por ejemplo) por la que entran y salen flujos. Frente a él están el sistema cerrado, que solo intercambia energía, y el aislado, que no intercambia nada; puedes verlos comparados en los ejemplos de sistema abierto, cerrado y aislado.

El concepto tiene además un segundo sentido, más amplio. El biólogo Ludwig von Bertalanffy lo aplicó a los organismos en los años cuarenta y lo generalizó en su Teoría general de los sistemas (1968): una empresa, una ciudad o una familia son «sistemas abiertos» porque reciben entradas del entorno (recursos, información, personas) y devuelven salidas (productos, servicios, residuos). En ese uso no se habla de calor ni de masa en sentido físico, sino de intercambios en general.

Características

Rasgo	Qué significa
Frontera permeable	Deja pasar materia (fluidos, alimentos, gases, residuos) y energía.
Masa variable	Puede aumentar, disminuir o mantenerse si lo que entra iguala a lo que sale.
Régimen estacionario	Muchos funcionan en flujo constante: entra tanta materia como sale.
Energía de flujo	La materia que cruza la frontera transporta energía (entalpía) que hay que contabilizar.
Orden local	Pueden mantener o aumentar su orden interno exportando entropía al entorno, como hacen los seres vivos.

Ejemplos de sistemas abiertos

Máquinas y procesos industriales

1. Motor de combustión de un coche en marcha: entran aire y combustible; salen gases de escape, calor y trabajo.
2. Turborreactor de un avión: aspira aire, quema queroseno y expulsa gases a gran velocidad.
3. Turbina de vapor de una central: el vapor entra a alta presión y sale expandido tras mover los álabes.
4. Turbina de gas de un ciclo combinado: entra aire comprimido y combustible; salen gases calientes.
5. Aerogenerador: el viento atraviesa el rotor y le cede parte de su energía cinética.
6. Turbina hidráulica de un embalse: el agua entra por la tubería forzada y sale por el canal de desagüe.
7. Caldera de vapor: entran agua y combustible; salen vapor y humos.
8. Compresor de aire de un taller: aspira aire de la atmósfera y lo entrega a presión.
9. Bomba de agua de un pozo: eleva el agua aportándole energía mecánica.
10. Intercambiador de calor de placas: dos fluidos lo atraviesan y uno cede calor al otro.
11. Torre de refrigeración: entra aire y agua caliente; sale vapor y agua enfriada.
12. Condensador de una central térmica: recibe vapor y lo devuelve como agua líquida.
13. Central térmica de carbón: entran carbón, aire y agua; salen electricidad, humos, cenizas y calor.
14. Alto horno siderúrgico: se cargan mineral de hierro, coque y caliza; se extraen arrabio, escoria y gases.
15. Planta desalinizadora por ósmosis inversa: entra agua de mar; salen agua potable y salmuera.
16. Estación depuradora de aguas residuales: entra agua sucia; salen agua tratada, lodos y biogás.
17. Pila de combustible de hidrógeno: entran hidrógeno y oxígeno; salen agua, electricidad y calor.

En casa

18. Secador de pelo: aspira aire, lo calienta con una resistencia y lo expulsa.
19. Aspiradora: entra aire con polvo; el polvo queda en el depósito y el aire sale filtrado.
20. Ventilador: mueve aire que entra por detrás y sale por delante.
21. Lavadora: entran agua, detergente y electricidad; salen agua sucia y calor.
22. Lavavajillas: funciona igual, con agua caliente y vapor que escapa al abrirlo.
23. Cafetera de goteo en funcionamiento: el agua del depósito pasa por el café molido y cae a la jarra.
24. Cafetera italiana al fuego: el vapor empuja el agua a través del café y parte escapa al aire.
25. Freidora de aire: calienta aire que circula y expulsa vapor de los alimentos.
26. Fogón de gas de la cocina: entran gas y aire; salen CO₂, vapor de agua y calor.

Combustiones

27. Vela encendida: consume cera y oxígeno; libera CO₂, vapor, luz y calor.
28. Hoguera: la leña y el aire se transforman en humo, cenizas y calor.
29. Chimenea de leña: aspira aire de la habitación y expulsa humos por el tiro.
30. Mechero Bunsen: mezcla gas y aire en el tubo y produce una llama.

Sistemas naturales de la Tierra

31. Un río: recibe agua de lluvia y afluentes y la entrega al mar, junto con sedimentos.
32. El océano: recibe agua de los ríos y radiación solar; pierde agua por evaporación.
33. Un lago con afluentes y desagüe: entra y sale agua, y se calienta o enfría con el clima.
34. Un acuífero: se recarga con agua que se infiltra y se descarga en manantiales y pozos.
35. Un volcán en erupción: expulsa lava, gases y cenizas procedentes del interior terrestre.
36. Un huracán: se alimenta del aire húmedo y el calor del mar cálido, y descarga lluvia.
37. Un glaciar: gana masa con la nieve en cabecera y la pierde por fusión en el frente.
38. Un charco al sol: pierde agua por evaporación y absorbe radiación solar.
39. El suelo: intercambia agua, gases, nutrientes y organismos con la atmósfera y el subsuelo.

Seres vivos y sus partes

40. Una bacteria como Escherichia coli: absorbe nutrientes por su membrana y expulsa desechos.
41. El ser humano: come, bebe, respira, suda y excreta.
42. Una encina: absorbe agua y sales por las raíces y CO₂ por las hojas; libera oxígeno y vapor.
43. Una hoja: intercambia gases por los estomas y capta luz para la fotosíntesis.
44. Una seta: absorbe materia orgánica del sustrato y libera esporas.
45. Levadura fermentando mosto: consume azúcar y desprende alcohol, CO₂ y calor.
46. Un pez: toma oxígeno del agua por las branquias y expulsa amoníaco.
47. Un ave migratoria: gasta reservas de grasa y repone alimento en cada escala.
48. Un oso en hibernación: sigue respirando y perdiendo calor, aunque reduce su metabolismo.
49. El corazón: recibe sangre y la impulsa, y consume oxígeno y glucosa.
50. Los pulmones: captan oxígeno y expulsan CO₂ y vapor de agua.
51. El riñón: filtra la sangre y produce orina.
52. Una mitocondria: importa piruvato y oxígeno y exporta ATP y CO₂.
53. Un cloroplasto: capta luz y CO₂ y produce azúcares y oxígeno.

Ecosistemas

54. Un bosque mediterráneo: recibe luz, lluvia y semillas; pierde agua, calor y nutrientes.
55. Un arrecife de coral: las corrientes le aportan plancton y nutrientes y se llevan desechos.
56. Las marismas de Doñana: reciben agua del río y de la lluvia, aves migratorias y sedimentos.
57. Una pradera de posidonia: intercambia oxígeno, nutrientes y sedimentos con el agua de mar.
58. Una colmena: las abejas entran con néctar y polen, y la colmena ventila calor y humedad.
59. Un hormiguero: entran alimentos y salen tierra excavada y desechos.
60. Un termitero: sus galerías renuevan el aire del interior gracias a las corrientes.

En otro sentido: organizaciones (teoría de sistemas)

61. Una empresa: recibe materias primas, capital y trabajo; entrega productos y residuos.
62. Una fábrica de automóviles: entran piezas y energía; salen coches.
63. Un hospital: ingresan pacientes, personal y suministros; salen altas, informes y residuos sanitarios.
64. Una universidad: recibe estudiantes y financiación; entrega titulados e investigación.
65. Una ciudad: importa agua, alimentos y energía y exporta residuos y emisiones («metabolismo urbano»).
66. La economía de un país abierto al comercio: importa y exporta bienes, servicios y capital.
67. Una familia, según la terapia familiar sistémica: se relaciona con la escuela, el trabajo y la comunidad.
68. Una explotación agrícola: recibe semillas, agua y abonos; produce cosechas y residuos.

Tipos de sistemas abiertos

• De flujo estacionario: lo que entra iguala a lo que sale y sus propiedades no cambian con el tiempo (turbinas, compresores, intercambiadores).
• De flujo no estacionario: su contenido varía, como un depósito que se llena o un globo que se infla.
• Biológicos: organismos y ecosistemas que mantienen su orden gracias al flujo de energía; Ilya Prigogine los relacionó con las estructuras disipativas (Nobel de Química de 1977).
• Sociales u organizativos: el sentido amplio de la teoría de sistemas, donde los intercambios son de recursos e información.

Ejercicios resueltos

Importancia

Casi toda la ingeniería energética se basa en sistemas abiertos: los balances de masa y energía sobre un volumen de control permiten calcular cuánta potencia da una turbina o cuánto combustible consume una caldera. En biología, entender que la vida es un sistema abierto explica por qué un organismo necesita alimentarse y respirar sin pausa y por qué un ecosistema depende del flujo de energía solar. Y en gestión, ver una organización como sistema abierto ayuda a analizar cómo se adapta a su entorno.

Preguntas frecuentes

Referencias

• Çengel, Y. A. y Boles, M. A. Termodinámica. McGraw-Hill.
• Bertalanffy, L. von. Teoría general de los sistemas. Fondo de Cultura Económica.
• Prigogine, I. ¿Tan solo una ilusión? Una exploración del caos al orden. Tusquets.

Cómo citar este artículo

Equipo de Conceptualia. (2026). «Ejemplos de sistemas abiertos». Conceptualia. https://conceptualia.es/ejemplos/ejemplos-de-sistemas-abiertos/

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Sobre el autor

Conceptualia — El equipo editorial de Conceptualia redacta y revisa cada concepto para que sea claro, riguroso y útil, con ejemplos y ejercicios cuando ayudan a entenderlo.