apuntes de ciclos combinados de vapor de agua, sistemas básicos

1. CICLOS de TRABAJO con VAPOR de AGUA
CICLOS DE TRABAJO CON VAPOR DE AGUA
Nº Contenido Nº pág.
1) CICLOS DE TRABAJO CON VAPOR DE AGUA 2
2) CARACTERISTICAS DE LOS CICLOS DE TRABAJO CON VAPOR
DE AGUA
2
3) Sadi Nicolas Léonard Carnot (1796-1832) 3
4) William John Rankine (1820-1872) 5
5) Ciclos Rankine IDEAL y REAL 5
TURBINA 6
CONDENSADOR 9
BOMBA 10
GENERADOR DE VAPOR 11
6) Ciclo Rankine con sobrecalentamiento 13
7) Ciclo Rankine con sobrecalentamiento intermedio 15
8) GUIA DE EJERCICIOS DE CICLOS DE TRABAJO 17
VPV - UBB 1

2. CICLOS de TRABAJO con VAPOR de AGUA
1) CICLOS DE TRABAJO CON VAPOR DE AGUA
Los ciclos de trabajo representan
la idea fundamental de cómo transformar calor en trabajo, lo que se puede representar
en un plano termodinámico adecuado.
Para concretar dicha idea se requiere de máquinas y equipos existentes o
especialmente diseñados tal que logren dicha transformación en forma segura, eficiente
y eficaz.
2) CARACTERISTICAS DE LOS CICLOS DE TRABAJO CON VAPOR DE AGUA
¾ Los ciclos de trabajo poseen al menos un proceso que permite ABSORBER calor
a ALTA temperatura y se le llama calor absorbido (Qabs), como por ejemplo el
calor proveniente de la combustión de un combustible.
¾ Los ciclos de trabajo poseen al menos un proceso que permite RECHAZAR calor
a BAJA temperatura y se le llama calor rechazado (Qrech), como por ejemplo el
calor rechazado al agua ambiente.
¾ Parte del calor (o flujo de calor), que fluye desde la alta temperatura hacia la baja
temperatura, permite la expansión del fluido y se transforma en trabajo (Wexp)
que sale del sistema. En el proceso de expansión, además de la disminución de
temperatura disminuye la presión del fluido.
¾ Para cerrar el ciclo se requiere entregar, al fluido del sistema, un trabajo de
compresión (Wcomp) que entra al sistema (aumenta la presión del fluido).
¾ Balance de energía: Qabs + Wcomp = Wexp + Qrech
Qabs – Qrech = Wexp – Wcomp = Wn (trabajo neto)
Q abs
¾ En general, el rendimiento térmico de un ciclo de trabajo se puede definir de las
siguientes formas:
Qabs Qrech Wn
1
Qabs Qabs
η
−
= = <
Wn = Wexp - Wcomp
Q rech
T baja
T alta
VPV - UBB 2

3. CICLOS de TRABAJO con VAPOR de AGUA
3) SADI NICOLAS LÉONARD CARNOT (1796-1832)
Físico francés, que demostró la relación cuantitativa entre el trabajo y el calor.
En 1824 publicó su trabajo “Reflexiones sobre de la potencia motriz del fuego”, en el
cual analizó la importancia industrial, política y económica de la máquina de vapor.
Carnot definió el ciclo de trabajo de mayor rendimiento térmico conocido hasta ahora, el
que se compone de dos procesos a temperatura constante y dos procesos a entropía
constante. Recordemos que el área bajo una línea en el plano temperatura versus
entropía representa calor.
Calor (kJ): Q T S m T s m cp T m h
Flujo de calor (kW): Q m T s m cp T m h
= ∆ = ∆ = ∆ = ∆
= ∆ = ∆ = ∆
i i i i
i i i i i i
i i i i i
Qabs
Qrech
Wcomp
Temperatura (T)
4
3 2
1
Talta
Q abs
Q rech
W neto
Wexp
Tbaja
CARNOT
Ciclo de trabajo
Entropía (s)
s1 = s2 y s3 = s4 (son procesos ideales)
Qabs: Calor absorbido por el agua desde una fuente externa a alta temperatura.
Qrech: Calor rechazado por el agua hacia una fuente externa a baja temperatura.
Wexp: Trabajo de expansión del vapor de agua (objetivo del ciclo de trabajo)
Wcomp: Trabajo de compresión que se debe entregar al agua.
Balance de masa: la masa o el flujo másico es el mismo en todos los procesos.
Balance de energía: Qabs + Wcomp = Wexp + Qrech
Qabs – Qrech = Wexp – Wcomp = Wn (trabajo neto)
VPV - UBB 3

4. CICLOS de TRABAJO con VAPOR de AGUA
Proceso 1-2 = Wexp Trabajo de expansión adiabático reversible (S1=S2 y
P1>P2).
Proceso 2-3 = Qrech Condensación parcial o cambio de fase parcial desde vapor
húmedo de mayor calidad a vapor húmedo de menor calidad,
proceso a temperatura constante (T2=T3) y presión
constante (P2=P3).
Proceso 3-4 = Wcomp Trabajo de compresión adiabática reversible (S3=S4 y
P4>P3).
Proceso 4-1 = Qabs Evaporación o cambio de fase desde líquido saturado (o
vapor húmedo de menor calidad) hasta vapor saturado seco
(o vapor húmedo de mayor calidad). Es un Proceso a
temperatura constante (T4=T1) y presión constante (P4=P1).
Si bien el ciclo propuesto por Carnot es el de mayor rendimiento térmico, no se
usa en la práctica. ¿razones?
Los procesos de expansión y compresión reales ocurren con aumento de entropía.
No es posible lograr grandes variaciones de entalpía en el proceso de expansión, a
partir de vapor saturado seco, por lo tanto para generar mayores potencias se requiere
de flujos másicos muy grandes; esto asocia máquinas, equipos y componentes más
grandes, lo que resulta muy caro.
No se cuenta con buenas máquinas para procesos de expansión o compresión de
vapores húmedos. Además, la compresión de vapores húmedos implica un consumo de
potencia relativamente alto.
Como se indicó, en general, el rendimiento térmico de un ciclo de trabajo se puede
definir de las siguientes formas:
Qabs Qrech Wn
1
Qabs Qabs
η
−
= = <
En particular y sólo aplicable al ciclo de trabajo propuesto por Carnot, se tiene:
Talta Tbaja
1 (usar temperaturas absolutas)
Talta
η
−
= <
Esta sencilla ecuación explica lo que se debe hacer en una planta térmica para
aumentar el rendimiento térmico.
“La temperatura ALTA debe ser lo más ALTA posible”
“La temperatura BAJA debe ser lo más BAJA posible”
Talta es la temperatura promedio del proceso de Qabs, que en el caso del ciclo de
Carnot es constante.
Tbaja es la temperatura promedio del proceso de Qrech, que en el caso del ciclo de
Carnot es constante.
VPV - UBB 4

5. CICLOS de TRABAJO con VAPOR de AGUA
Si consideramos que la temperatura más alta usual es del orden de 550ºC = 823 K y la
más baja posible es cercana a 0,01ºC = 273,16 K, se tiene que el rendimiento máximo,
de cualquier planta térmica, será menor que:
823 273,16
100 66,8%
823
η
−
= =
i
Si consideramos que el flujo de vapor es el mismo en todos los procesos del ciclo (hay
algunos ciclos en que no es así) y que el proceso de cambio de fase a alta temperatura
debe ocurrir a una temperatura menor que la del punto crítico del agua (647,29 K),
entonces el rendimiento máximo de cualquier planta térmica, que cumpla lo planteado,
será menor que:
647,28 273,16
100 57,7%
647,28
η
−
= =
i
4) WILLIAM JOHN RANKINE (1820-1872)
Fue un ingeniero y físico escocés que,
entre otros aportes, propuso varios ciclos de trabajo con vapor de agua.
Artículos y publicaciones
1850 - Mechanical Action of Heat.
1853 - On the General Law of Transformation of Energy.
1858 - Manual of Applied Mechanics.
1859 - Manual of the Steam-engine and Other Prime Movers.
1861 - On the Thermodinamic Theory of Waves of Finite Longitudinal Disturbance.
1861 - Manual of Civil Engineering.
1869 - Manual of Machinery and Millwork.
5) CICLOS RANKINE IDEAL Y REAL
El ciclo Rankine IDEAL es el de mayor rendimiento térmico del conjunto de ciclos
Rankine, no obstante, ninguno supera al rendimiento de un ciclo de Carnot que opere
entre las mismas temperaturas extremas. Este ciclo es ideal por considerar que la
eficiencia o rendimiento de cada máquina y cada equipo es de 100%, lo que
obviamente no es posible en la práctica.
La diferencia principal de este ciclo, con respecto al ciclo de Carnot, radica en el
proceso de trabajo de compresión, que en este caso se inicia como líquido saturado y
termina como líquido subenfriado, proceso que consume poca potencia.
El ciclo Rankine REAL es similar al ciclo Rankine ideal, la única diferencia claramente
visible en un diagrama termodinámico es el proceso de expansión real (proceso 1-2').
También el proceso en la bomba implica un leve aumento de entropía que en la práctica
se desprecia.
El ciclo Rankine real tampoco se usa en la práctica, pues no permite generar
grandes potencias en la turbina.
VPV - UBB 5

6. CICLOS de TRABAJO con VAPOR de AGUA
TURBINA:
Proceso 1-2 = WTideal Trabajo de Turbina ideal, es una expansión adiabática
reversible S1=S2, además P1>P2.
Proceso 1-2' = WTreal Trabajo de Turbina real, S2' > S2
Mv = Masa de vapor
interno
η = Rendimiento interno o isentrópico que considera las irreversibilidades
del vapor por roce consigo mismo y con elementos internos de la
turbina, lo que provoca un aumento de entropía.
mecanico
η = Rendimiento mecánico, que considera las pérdidas por roce entre
partes fijas y móviles de la turbina (ejemplo: roce entre eje y descanso).
Estas pérdidas no se observan en el diagrama termodinámico.
Turbina
Bomba
Generador
de vapor
Condensador
1
2 y 2'
Entropía (s)
1
2'
3
4
2
a
Temperatura (T)
RANKINE
Ciclo IDEAL (1, 2, 3, 4, 1)
Ciclo REAL (1, 2, 2', 3, 4, 1)
4
3
WTideal = mv • (h1 – h2)
WTreal = mv • (h1 – h2')
WTeje
interno
WTreal
1
WTideal
η = <
mecanico
WTeje
1
WTreal
η = <
VPV - UBB 6

7. CICLOS de TRABAJO con VAPOR de AGUA
El WTeje es trabajo mecánico útil que llega al eje de la turbina, producto de la
transformación de la energía del vapor en energía mecánica.
A su vez, la WTeje se puede utilizar para transformar energía mecánica en
energía eléctrica (ej. Turbogenerador) o nuevamente en energía de fluido (ej.
Turbocompresor). Cada nueva transformación implica pérdidas que dependen de cada
aplicación en particular.
La potencia desarrollada por la turbina puede ser de unos pocos MW hasta unos
1000 MW en una sola unidad.
Turbogenerador Skoda de 0,4 MW fabricado en el año 1904
Turbogenerador de 125 MW
VPV - UBB 7

8. CICLOS de TRABAJO con VAPOR de AGUA
Turbina de 600 MW en proceso de montaje,
se observan sus cuerpos de alta, media y baja potencia
IMPORTANTE:
La humedad máxima del vapor a la salida de la turbina no debe superar
el 6 a 10%, pues las gotas de líquido tienen una densidad muy superior a la densidad
del vapor, además impactan a alta velocidad a los álabes y le provocan graves daños.
VPV - UBB 8

9. CICLOS de TRABAJO con VAPOR de AGUA
CONDENSADOR CORAZA TUBO
ENFRIADO POR AGUA
HAZ o
BANCO
de
TUBOS
AGUA CALIENTE
AGUA FRIA
LIQUIDO SATURADO
VAPOR HUMEDO
CORAZA
TUBOS
Proceso ideal 2-3: ideal
Qrech mv (h2 h3)
= −
i
Proceso real -3:
2' real
Qrech mv (h h )
2' 3
= −
i
VPV - UBB 9

10. CICLOS de TRABAJO con VAPOR de AGUA
El proc o de c n
es el
ambio de fase en conde sador ocurre a presión de vacío.
de
transfe
(h - h2) es parte del
riores se van ensuciando disminuye la
eficien
OMBA:
l Proceso 3-4 = Wcomp = trabajo de compresión que se realiza mediante
Un condensador puede poseer miles de tubos para aumentar el área
rencia de calor entre el agua de enfriamiento y el vapor.
Nótese que en el proceso real la diferencia de entalpía
calor r
2'
echazado como consecuencia de las irreversibilidades internas de la turbina, las
que NO son responsabilidad del condensador.
A medida que los tubos y paredes inte
cia del condensador y debe ser sometido a limpieza. Esta disminución de
eficiencia no se observa en los ciclos mencionados.
B
E
bombas cuyo proceso se considera aprox. adiabático reversible (S3=S4 y P4>P3).
La bomba es una máquina que transforma potencia mecánica (aportada por un
motor) en potencia de fluido. Están diseñadas para mover y aumentar la presión a
líquidos, con un consumo de potencia relativamente pequeño con respecto a la
potencia que genera la turbina del ciclo de trabajo.
Bomba de canal lateral multietapa
0°C (Optional 200°C )
Capacity - max. 250 m3/h
•
• Head - max. 630 m
• Speed - max. 3600 rpm
• Temperature -10°C to 18
• Pressure rating - max. 63 bar
Bomba centrífuga de dos etapas
ximo 4 mm
Características Principales
• Hasta 12% de Sólidos má
• Hasta 200 mca = 20 bar
• Hasta 300 m3/h
• Hasta 160ºC
p4
p3
W p Wb m (h4 h3) m v dp m vf3 (P4 P3)
= = − = = −
∫
i i i i i
com
b
bomba
Wb
Rendimiento de la bomba = 1
Weje
η = <
Este rendimiento tampoco se observa en el ciclo termodinámico.
xisten numerosos procesos qu
iones de geometría, flujo y presión.
E
cientos de kW, con distintas configurac
e utilizan bombas desde menos de 1 kW hasta varios
VPV - UBB 10

11. CICLOS de TRABAJO con VAPOR de AGUA
GENERADOR DE VAPOR
Proceso 4-1 = Calor absorbido = Qabs mv (h1 h4)
= −
i
e el agua al pasar p r el generador de vapor. El agua
ntra al generador de vapor como líquido subenfriado y aumenta su temperatura
el
porte de energía proveniente del combustible:
Este calor es el calor útil que recib o
e
(proceso de calentamiento sensible) hasta alcanzar la condición de líquido saturado
(estado “a” indicado en el diagrama termodinámico). Luego el agua experimenta un
proceso de cambio de fase (calor latente) desde líquido saturado hasta vapor saturado
seco. Es un Proceso a temperatura constante (T4=Ta) y presión constante (P4=Pa).
Una forma aproximada de evaluar el rendimiento de una caldera es considerar sólo
a
caldera
mv (h1 h4)
1
η
•
•
−
= <
i
mc PCI
i
= flujo de vapor generado (kg/h) y
mv
•
mc
•
= consumo de combustible (kg/h)
PCI = poder calorífico inferior del combustible (kJ/kg)
en el ciclo termodinámico.
alderas pirotubulares o de tubos de humo y
a ás adelante, no obstante, las calderas
irotubulares normalmente generan cantidades menores de vapor húmedo o agua
Este rendimiento tampoco se observa en forma explícita
Hay dos grandes grupos de generadores de vapor o “caldera” conocidos como:
C
Calderas acuotubulares o de tubos de agua.
Las que serán comentad s con algún detalle m
p
líquida caliente y se usan en procesos térmicos como calefacción, calentamiento,
secado, humectación que no requieren de turbina.
Caldera pirotubular de 5000 kg/h de vapor saturado a 8 bar
(diámetro 1,7 m y largo 4,5 m)
VPV - UBB 11

12. CICLOS de TRABAJO con VAPOR de AGUA
A su vez, las calderas acuotubulares permiten generar grandes cantidades de vapor
obrecalentado (incluso más de 2.000.000 kg/h) a alta presión y alta temperatura y se
a 540ºC y 140 bar.
Como se anticipó el ciclo Rankine real tampoco es usual en la práctica por considerar
expansión en la turbina a partir de vapor s turado seco, lo que no permite desarrollar
uación son el fundamento de
s plantas térmicas reales y sus configuraciones apuntan a aproximarse al rendimiento
le”
La temperatu n de 550ºC.
s
usan en plantas térmicas para generar potencia mediante turbinas.
Caldera acuotubular para 400000 kg/h de vapor sobrecalentado
oooOOOooo
a
grandes diferencias de entalpía en la turbina, por el riesgo de dañar los álabes que
implica la formación de gotas de líquido en la expansión.
En consecuencia, los ciclos que se presentarán a contin
la
térmico del ciclo Rankine IDEAL, siguiendo las directrices de Carnot:
“La temperatura ALTA debe ser lo más ALTA posib
“La temperatura BAJA debe ser lo más BAJA posible”
ra más alta usual para el vapor sobrecalentado es del orde
VPV - UBB 12

13. CICLOS de TRABAJO con VAPOR de AGUA
6) CICLO RANKINE CON SOBRECALENTAMIENTO
l diagrama de máquinas y equipos es
imilar al mostrado anteriormente, no
ado y su
mperatura máxima es 550ºC.
edo, su
umedad no debe ser mayor que el 6 a
TURBINA:
E
s
obstante se debe tener presente que en
la práctica las condiciones son:
Estado 1: es vapor sobrecalent
te
Estado 2': si es vapor húm
h
10%, para no dañar los álabes.
WTideal = mv • (h1 – h2)
WTreal = mv • (h1 – h2')
WTeje
interno
WTreal
1
WTideal
η = <
mecanico
WTeje
1
WTreal
η = <
1
2
4
PC
2'
3
h
s
4
2
1
2'
3
T
s
Turbina
Bomba
Generador
de vapor
Condensador
1
2 y 2´
3
4
VPV - UBB 13

14. CICLOS de TRABAJO con VAPOR de AGUA
CONDENSADOR: Proceso ideal 2-3: ideal
Qrech mv (h2 h3)
= −
i
Proceso real -3:
2' real
Qrech mv (h h )
2' 3
= −
i
BOMBA: (P4 P3)
= −
i i
CALDERA:
Es decir, se aplican las mismas ecua a comentadas para los ciclos Rankine
ideal y real. Sólo cambia la magnitud ntalpías 1, 2 y 2' y por ende cambia la
.
Para ciclos con las caldera y de con nsador y considerando el
ismo rendimiento i s, se cumple que
eal > η ciclo Rankine con sobrecalentamiento > η ciclo Rankine real
p4
p3
Wb m (h4 h3) m v dp m vf3
− = =
∫
i i i
Qabs mv (h1 h4)
= −
i
ciones y
de las e
magnitud del rendimiento térmico del ciclo
mismas presi es de
nterno para la turbina
on de
s :
m
η ciclo Rankine id
VPV - UBB 14

15. CICLOS de TRABAJO con VAPOR de AGUA
7) CICLO RANKINE CON SOBRECALENTAMIENTO INTERMEDIO
n este ciclo, además de sobrecalentar el vapor antes de enviarlo a la turbina, se
aliza un sobrecalentamiento intermedio, lo que permite mejorar el rendimiento térmico
el ciclo. Se puede contemplar el uso de una turbina con una etapa de alta presión y
tra etapa de baja presión, o bien dos turbinas separadas. El sobrecalentamiento
termedio se realiza en la misma caldera (o eventualmente en un equipo separado).
l vapor que retorna a la caldera y luego se le envía a la etapa o turbina de baja presión
e le suele llamar vapor recalentado (que es lo mismo que un vapor sobrecalentado).
sa (mv) o el flujo másico es el
en t sos del ciclo.
No obstante, en este caso se distinguen
tres presiones distintas:
Presión de la caldera = P6 = P1
Presión del condensador = P4 = P4' = P5
E
re
d
o
in
A
s
P caldera > P sobrecalentamiento intermedio > P condensador
Al igual que en los ciclos anteriores
la ma (mv)
•
mismo od ce
os los pro
Presión sobr. intermedio = P2 = P2' = P3
1
2
5
6
PC
2'
h
s
4'
3
4
4 y 4´
Turbina
Baja Presión
Generador
vapor
2 y 2´
Turbina
Alta Presión
Bomba
Condensador
5
6
1
3
VPV - UBB 15

16. CICLOS de TRABAJO con VAPOR de AGUA
bviamente cada turbina tiene un rendimiento interno y un rendimiento mecánico que
nstrucción y operación. En consecuencia, lo más
de turbina en turbina.
CONDENSADOR: Proceso ideal 4-5:
O
depende de factores particulares de co
probable es que sus magnitudes varíen
ideal
Qrech mv (h4 h5)
= −
i
Proceso real 4′-5: real
Qrech mv (h h )
4' 5
= −
i
BOMBA:
CALDERA:
p6
p5
Wb m (h6 h5) m v dp m vf5 (P6 P5)
= − = = −
∫
i i i i i
Qabs mv (h1 h6 h3 h2')
= − + −
i
WTAPideal = mv • (h1 – h2)
WTBPideal = mv • (h3 – h4)
WTBPreal = mv • (h3 – h4')
WTBPeje
interno
WTBPr eal
1
WTBPideal
= <
η
mecanico
WTBPeje
1
WTBPreal
= <
η
WTAP al = mv • (h1 – h
re 2')
WTAPeje
interno WTAPideal
WTAPr eal
1
= <
η
mecanico WTAPreal
WTAPeje
1
= <
η
TURBINA DE ALTA PRESION (TAP):
TURBINA DE BAJA PRESION (TBP):
VPV - UBB 16

17. CICLOS de TRABAJO con VAPOR de AGUA
8) GUIA DE EJERCICIOS DE CICLOS DE TRABAJO
8.1) Con relación al proceso de aumento de presión, realizado por bombas o
máquinas sim considere que las temperaturas de
cambio de fase en la caldera y en el condensador son 638,96 K y 302,12 K
respectivamente.
Considere además los ciclos de Carnot y Rankine ideal.
SE PIDE:
Comparar la potencia necesaria que debe recibir 400000 kg/h de agua,
en dicho proceso y en los ciclos mencionados. ¿Qué se puede concluir?.
ilares, en ciclos de trabajo,
8.2) Para generar cierta potencia en el eje de una turbina de vapor cuyo rendimiento
interno es 68% y su rendimiento mecánico es de 90%, se está considerando el
uso de un CICLO RANKINE CON SOBRECALENTAMIENTO, tal que el cambio
E PIDE:
observaciones que sean necesarias para
decidir que presión de caldera es más conveniente, considerando al menos tres
razones termodiná presión seleccionada (omita de su análisis
s consideracione e materiales, seguridad, costos u otras no
rmodinámicas).
de fase en el condensador ocurra a 0,01 MPa y el vapor generado tenga 3400
kJ/kg. Algunos ingenieros sugieren usar una caldera que trabaje a 2 MPa
y otros a 20 MPa.
S
Hacer los cálculos y las
micas a favor de la
s de resistencia d
la
te
.3) Se desea generar 250 MW de potencia eléctrica mediante un turbo generador.
a tiene un rendimiento interno de
s de 95%.
SE PID
a) o
enos dos coordenadas termodinámicas para definir cada punto de
d) Calcular el costo de la energía eléctrica generada sólo por concepto de
8
La turbin 70% y su rendimiento mecánico es de
89%. En tanto que el rendimiento del generador e
Se dispone de una caldera adecuada, que tiene un 88% de rendimiento y
consume un combustible de 6.000 kcal/kg, cuyo costo es de $ 60.000.- la
tonelada
E:
Diseñar un ciclo Rankine que cumpla el requisito planteado, especificand
al m
interés.
b) Calcular el rendimiento térmico del ciclo.
c) Calcular el flujo de vapor necesario en kg/h.
combustible.
VPV - UBB 17

18. CICLOS de TRABAJO con VAPOR de AGUA
8.4)
Considere el ciclo de trabajo mostrado
en la figura, cuya caldera genera vapor de
ideal de 50 MW.
El vapor sale de la turbina Nº 1 a una
b)
agua sobrecalentado a una presión
absoluta de 5 MPa abs y 800 K
La TURBINA Nº 1 recibe una potencia
presión absoluta de 1 MPa e ingresa de
inmediato a la TURBINA Nº 2.
El cambio de fase ocurre en el
CONDENSADOR a 29°C
SE PIDE:
a) Dibuje el diagrama Temperatura versus Entropía de dicho ciclo.
Calcule el rendimiento térmico del ciclo, considerando turbinas ideales.
8.5
Considere el ciclo de trabajo
mostrado en la figura, cuya caldera
genera vapor de agua a P= 10 MPa
absoluta y 800 K
La TURBINA Nº 1 desarrolla una
potencia real de 50 MW, con un
, con un
rendimiento interno de 60 %.
o de fase ocurre en el
CONDENSADOR a 0,01 MPa abs.
E P
Dibuje el diagrama Temperatura versus Entropía de dicho ciclo.
cule el flujo zado en el C
alcule el re ico del o de Carnot
diente.
)
rendimiento interno de 75 %.
La TURBINA Nº 2 desarrolla una
potencia real de 75 MW
El cambi
S IDE:
a)
b) Cal de calor rech
dimiento térm
a ondensador.
ciclo mostrado y del cicl
c) C n
correspon
Caldera
Turbina Nº 1
Turbina Nº 2
Condensador
Bomba
T rbina Nº 1
u
Caldera
Turbina Nº 2
Condensador
Bomba
VPV - UBB 18

19. CICLOS de TRABAJO con VAPOR de AGUA
8.6) Se dispone de dos turbinas de vapor que permiten desarrollar una potencia en el
eje máxima de 100 MW cada una, con rendimientos interno y mecánico de 70% y
90%
inte
a caldera opera a 10 MPa y genera vapor sobrecalentado a 527ºC.
l sobrecalentamiento intermedio se realiza 0,5 MPa.
Se disp ne de bundante agua a 15ºC para enfria
Se desea generar la mayor potencia en el eje que
b) Calcular el flujo de vapor real y no inal que de
respectivamente y se considera usar un ciclo Rankine con sobrecalentamiento
rmedio.
L
E
r el condensador.
sea posible.
o a
SE PIDE:
a) Calcular el rendimiento térmico del ciclo.
be generar la caldera.
m
VPV - UBB 19