Informe N6 TERMO2

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Universidad Tecnológica De Panamá Laboratorio De Termodinámica II 
 
 
 
 
 
 
LABORATORIO N°6 Ciclo Otto y Ciclo Diesel 
 
 
 
CICLO RANKINE REGENERATIVO 
 
 
 
 
 
 
Integrantes: 
 
 
 
 
 
 
Grupo: 1MI131 
 
Laboratorio B, Termodinámica 
 
 
 
 
 
 
 
 
16/10/2019 
 
 
 
 
Introducción 
En este caso nos sumergimos en el ciclo Rankine y ciclo Rankine Regenerativo lo especial 
de este informe que entenderemos como se da el aumento de la eficiencia al ser regenerativo 
utilizando el calor desprendido aplicado a diversos procesos del mismo ciclo donde combinan 
se más dispositivos. 
Por lo general este tipo de problemas tienen múltiples estados de, 6 a 10 aproximadamente. 
Lo cual los convierte de largo procesamiento al realizarlos a mano y con una alta probabilidad 
de cometer errores. Por esta razón en este informe se ha introducido el programa EES que 
nos permitirá resolver estos problemas de múltiples estados de una manera rápida y eficaz. 
 
Respuestas a las interrogantes 
 
 
2. Nuevas tecnologías para un mejor desempeño de las turbinas de vapor 
Una forma de llevar al máximo la recuperación de la energía en los gases de escape mediante 
la producción de vapor, consiste en utilizar un recuperador de calor que genere vapor a 
múltiples niveles de presión. El vapor generado es inyectado en una turbina de vapor o en la 
cámara de combustión de la misma turbina de gas. Las secciones de transferencia de calor 
incluyen: 
• Economizadores, por los cuales entra el agua al recuperador, gracias a lo cual eleva 
su temperatura hasta 5ºC (10ºF) por debajo de la temperatura de saturación del agua 
a la presión que es bombeada. 
• Evaporadores, donde el agua cambia de líquido comprimido a vapor saturado. 
• Sobrecalentadores, en los que el vapor gana calor para pasar de vapor saturado a 
vapor sobrecalentado. 
 
• Turbinas de gas en ciclo combinado 
La configuración más usada para aumentar la potencia y eficiencia de una turbina de gas es 
el ciclo combinado. Este sistema utiliza un recuperador de calor generador de vapor acoplado 
a la salida de los gases de escape de la turbina para producir vapor que será expandido en una 
turbina de vapor. Los principales equipos que requiere un ciclo combinado son: una turbina 
de vapor, un condensador de superficie, un sistema de enfriamiento, un generador eléctrico 
adicional y numerosos sistemas auxiliares. 
• Ciclo STIG (Steam Injected Gas Turbine System) 
El ciclo STIG proporciona una alternativa eficiente a un relativamente bajo costo para 
recuperar la energía de los gases de escape de una turbina de gas. Este sistema utiliza un 
recuperador de calor acoplado a la salida de los gases de escape de la turbina para generar 
vapor que será inyectado en la cámara de combustión de la misma turbina de gas. El propósito 
de esta configuración es incrementar el flujo másico que pasa a través de los álabes de la 
turbina, que son los encargados de transmitir la energía del fluido de trabajo, en este caso, la 
mezcla de gases de combustión y vapor sobrecalentado, al rotor. 
• Ciclo STIG con turbina de vapor. 
Este sistema consta de cuatro pasos: (1) Se genera un primer flujo de vapor a una presión A. 
(2) Se genera un segundo flujo de vapor a una presión B, siendo B mayor que A. (3) Se 
produce potencia en un segundo eje por la expansión parcial de B, en una turbina de vapor, 
hasta los niveles de presión de A. (4) Finalmente, se unen los dos flujos de vapor, de presión 
A, y se inyectan en la cámara de combustión de la turbina de gas para incrementar su potencia 
de salida . 
• Ciclo Cheng avanzado. 
Este sistema logra la unión del ciclo Brayton y el ciclo Ranking sin requerir de generador 
eléctrico adicional, condensador, turbina de vapor, torre de enfriamiento ni grandes sistemas 
auxiliares. El sistema Cheng opera como un carburador, en un motor de gasolina, al momento 
de inyectar vapor sobrecalentado dentro de la cámara de combustión de la turbina para 
alcanzar la mayor eficiencia y potencia posibles. En esta técnica, la combustión del gas 
calienta la mezcla de aire y vapor a la temperatura de trabajo de la turbina de combustión y 
permite su operación a temperaturas superiores a 1450ºC (2650ºF). En consecuencia, el 
incremento de potencia es debido no sólo al aumento del flujo másico a través de la máquina 
sino también a las elevadas temperaturas de los gases a la entrada del rotor de la turbina. En 
este proceso, el vapor trabaja sinérgicamente con la mezcla aire-combustible, lo cual eleva 
su potencia térmica. 
 
Problema 10-36, Octava Edición Yunus Cengel 
 
 
Resultados con EES problema 10.36 
 
 
 
 
 
Código para Problema 10-36 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Problema 10-47 
 
 
 
 
Resultados Problema 10-47 EES 
 
 
 
 
 
 
Código del 10-47 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Problema 10-48 
 
 
 
 
Resultados problema 10-48 EES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Código Problema 10-48 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conclusiones 
EES un programa muy útil para la solución de estos problemas de este tipo regenerativo 
cogeneración y Inter enfriamiento y los ciclos combinados que combina el ciclo Rankine y 
el ciclo Brayton y para nosotros los ingenieros mecánicos industriales estudiar todos estos 
ciclos de manera rápida es totalmente necesario pues así tomamos la mayor eficiencia del 
ciclo y entendemos la mejora significativa en un ciclo Rankine simple y un ciclo combinado 
con cogeneración, inter enfriamiento y regenerativo. 
 
A través de este laboratorio hemos aplicado nuestros conocimientos acerca del Ciclo Rankine 
Recalentado y Regenerativo, se ha desarrollado los problemas a mano y hemos sido testigos 
del largo procedimiento al resolver estos problemas así, por lo tanto, es necesario de 
programas como EES que nos permiten resolver brindando los resultados con velocidad y 
exactitud. Para este laboratorio tuvimos complicaciones al graficar con Termograf lo que 
hace que EES sea una mejor herramienta por medio de su función plot. 
 
El ciclo de Rankine es el ciclo ideal que sirve de base al funcionamiento de las centrales 
térmicas, las cuales, producen actualmente una gran parte de la energía eléctrica que se 
consume. Es un ciclo termodinámico que tiene como objetivo la conversión de calor en 
trabajo, constituyendo lo que se denomina un ciclo de potencia. El uso del EES es una 
herramienta muy útil, y facilitó los cálculos asignados en los problemas propuestos, además 
de la representación gráfica de los ciclos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Referencias 
YUNUS A. CENGEL & MICHAEL A. BOLES; “TERMODINÁMICA”; 
McGraw -HILL 
http://www.cicloscombinados.com/optimizaciontg.html#Alternativas_para_recuperar 
_la_energ%EDa 
 
 
 
 
 
 
 
http://www.cicloscombinados.com/optimizaciontg.html#Alternativas_para_recuperar_la_energ%EDa
http://www.cicloscombinados.com/optimizaciontg.html#Alternativas_para_recuperar_la_energ%EDa
http://www.cicloscombinados.com/optimizaciontg.html#Alternativas_para_recuperar_la_energ%EDa
http://www.cicloscombinados.com/optimizaciontg.html#Alternativas_para_recuperar_la_energ%EDa