Conocido en los procesos industriales, el ciclo de Rankine se utiliza para generar electricidad o cogenerar energía a través de turbinas de vapor.

1.  Angela Liliana Bravo Baque
Grupo # 2
TEMA:
Ciclo de Rankine

2. ¿Qué es el Ciclo Rankine?
 El Ciclo de Rankine es un modelo utilizado para determinar la performance de máquinas de vapor. El
mismo consiste en un ciclo termodinámico ideal que convierte la energía térmica en trabajo
mecánico. El ciclo describe el proceso mediante el cual, las máquinas térmicas basadas en vapor
generan la potencia necesaria en las centrales de generación termoeléctricas.

3. El ciclo de Rankine puede ser:
 Ciclo de Rankine abierto, con la descarga de vapor a la atmósfera (como por ejemplo, las
viejas locomotoras de vapor).
 Ciclo de Rankine cerrado, como en el caso de las centrales termoeléctricas. En los ciclos
cerrados se puede aprovechar el calor residual de la condensación de vapor mediante la
cogeneración.

4. ¿Cómo funciona el ciclo de Rankine?
El ciclo de Rankine funciona con cuatro procesos termodinámicos. Los estados se identifican por números
(en marrón) en el diagrama T – S (temperatura – entropía.)
 Proceso 1-2: compresión isentrópica en la bomba. El fluido de trabajo se bombea de baja a alta presión.
Como el fluido es un líquido en esta etapa, la bomba requiere poca energía de entrada.
 Proceso 2-3: adición de calor a presión constante en la caldera. El líquido de alta presión ingresa a una
caldera, donde se calienta a presión constante mediante un proceso isobárico por una fuente de calor
externa para convertirse en un vapor seco saturado. En esta fase se realiza un cambio de fase del agua de
líquido a gas.

5.  Proceso 3-4: expansión isentrópica en turbina. El vapor seco saturado se expande a través de una
turbina de vapor, generando energía. Desde un punto de vista termodinámico, esto disminuye la
temperatura y la presión del vapor, y puede ocurrir algo de condensación.

6. Considere una planta termoeléctrica de vapor de agua
de210 MW que opera en un ciclo Rankine idea simple. El
vapor entra a la turbina a 10 Mpa y 500 ºC y se enfría en
el condensador a una presión de 10 kPa. Determine a) la
calidad del vapor en la salida de la turbina,
Estado 3:
P = 10 MPa
T = 500 °C
h3 = 3375.1 kJ/kg
S3 = 6.5995 kJ/kg.K
Estado 4:
P = 10 kPa
S4 = S3 = 6.5995 kJ/kg.K
Sf = 0.6492 kJ/kg.K
Sfg = 7.9496 kl/kg. K
hf = 191.81 kJ/kg
hfg = 2392.1kJ/kg
𝑥 =
𝑆𝑝𝑟𝑜𝑚 − 𝑆𝑓
𝑆𝑓𝑔
𝑥 =
6.5995 − 0.6492
7.9496
𝑥 = 0.793

7. ¿Para qué se utiliza el ciclo Rankine?
Un ciclo de Rankine puede funcionar con diversas sustancias, el agua se suele utilizar debido a varias
propiedades favorables. Las temperaturas relativamente bajas en el ciclo Rankine hacen que este ciclo se
utilice como un ciclo de baja temperatura en centrales térmicas que operan después de un ciclo combinado de
vapor y gas .
Por otro lado, está cayendo rápidamente en desuso en el campo de la tracción ferroviaria y la propulsión
marina, suplantado por el motor Diesel y el motor eléctrico.