Ciclo de Potencia (C Carnot-C

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TERMODINÁMICA APLICADA 
 
 
 
 
 
 
 
 
CICLOS DE POTENCIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tema 1 Ciclos de Potencia 
Introducción 
En este tema se estudiarán los ciclos o sistemas termodinámicos mediante los cuales es posible 
lograr convertir la energía calorífica a otro tipo de energía más útil (trabajo mecánico). 
En este curso se verán, únicamente, los ciclos de vapor (Rankine) y los ciclos de aire estándar 
(Brayton). El estudio comprenderá el análisis de los ciclos simples e ideales (procesos 
reversibles); también se estudiarán las principales modificaciones de ambos tipos y, 
posteriormente, se analizarán los procesos reales que ocurren en los diferentes procesos de 
cada ciclo. Finalmente, se estudiará el Ciclo Combinado que se da por la conjunción de un ciclo 
primario (normalmente el ciclo Brayton) y un ciclo secundario (ciclo Rankine). 
Cabe aclarar que el estudio inicial de los ciclos se efectuará mediante análisis energéticos, es 
decir, aplicando la 1ª. Ley de la Termodinámica para relacionar las energías suministrada y 
aprovechada; sin embargo, para un análisis más completo de estos sistemas, es necesario 
involucrar también la 2ª. Ley de la termodinámica mediante la cual se analizan las 
irreversibilidades de los diferentes procesos. Para ello se definirá el concepto de Exergía la cuál 
estudiaremos una vez terminado el estudio de los análisis energéticos de los ciclos de potencia 
y refrigeración. 
Antes iniciar el estudio de los ciclos de vapor y aire, de acuerdo con el programa, se 
verá en ciclo de Carnot cuya importancia radica en que sirve de modelo para el 
estudio de los demás ciclos, ya que, si bien es un ciclo teórico que no se puede 
implementar en la realidad, es el ciclo que alcanza la mayor eficiencia en un rango 
determinado de temperaturas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Ciclos de Vapor 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 A - CICLO RANKINE SIMPLE 
Ciclo Rankine simple 
 
 
 
 
A - Diagrama de Flujo 
 
 
 
 2 
 3 
 
 
Ciclo Rankine simple 
 
 
B - Procesos Ideales 
 
 2 – 3 Expansión Isentrópica 
 
 3 – 4 Rechazo de Calor Isobárico 
 
 4 – 1 Compresión Isentrópica 
 
 1 – 2 Suministro de Calor Isobárico 
Ciclo Rankine simple 
 
C - Representación Gráfica 
 
Ciclo Rankine simple 
 
 
D - Calores Trabajos 
y 
 
 Qs = h2– h1 
 
 QR= h3 – h4 
 
 Qn = Qs – QR 
 
QS → Calor Suministrado 
QR → Calor Rechazado 
Qn → Calor Neto 
Eficiencia Térmica. 
 
 We = h2- h3 
 
 Wc= h1- h4 
 
 Wn= We- Wc 
 
We → Trabajo de Expansión 
Wc → Trabajo de Compresión 
Wn → Trabajo Neto 
 
 
 
Ciclo Rankine simple 
 
 
 
E - Condiciones operativas que mejoran eficiencia térmica del ciclo Rankine 
Simple. 
 
 
1. Sobrecalentar el vapor al máximo posible. 
 
 
2. Subir la presión de operación de la caldera. 
 
 
3. Bajar la presión absoluta en el condensador. 
 
 
Ciclo Rankine simple 
d) Calcule el consumo de 
combustible (Combustoleo) 
de dicha central en 
toneladas/hora (T/h), si se 
conocen los siguientes 
datos:
Poder Calorífico Alto 
(PCA) del combustible 
44 000 kJ/kgcomb 
Eficiencia del Generador 
de Vapor ( gv) 
0.88 (88%)
Ciclo Rankine simple 
 
 
Complemento al ejemplo realizado del Ciclo Rankine Simple: 
 
d) Calcule el consumo de combustible (Combustoleo) de dicha central en 
toneladas/hora (T/h), si se conocen los siguientes datos: 
Poder Calorífico Alto (PCA) del combustible 44 000 kJ/kgcomb 
Eficiencia del Generador de Vapor (Ƞgv) 0.88 (88%) 
La fórmula para calcular la eficiencia del generado de vapor es: 
Ƞgv = (Capacidad Real / Poder Calorífico Alto*Gasto de combustible) 
ṁv = (CR / PCA*Gc) 
CR = ṁv * QS 
Por Tanto: 
Ƞgv = (ṁv * QS / PCA*Gc) 
De donde: 
Gc = (ṁv * QS / PCA* Ƞgv) 
Datos a sustituir en la fórmula: 
QS = 3173.2 kJ/kg (ver ejemplo resuelto) 
ṁv = 164.66 kg/s (ver ejemplo resuelto) 
PCA = 44 000 kJ/kgcomb (dato del problema) 
Ƞgv = 0.88 (dato del problema) 
 
Gc = (164.66 kg/s *3173.2 kJ/kg) / (44 000 kJ/kgcomb * 0.88) 
 
Gc = 13.49 kgcomb/s = 48.58 Tcomb/h 
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	A - CICLO RANKINE SIMPLE
	A - CICLO RANKINE SIMPLE
	Ciclo de Carnot-Ciclo Rankine Simple (complemento).pdf