1. Ciclo de potencia
Llamados también dispositivos cíclicos generadores de potencia revisten gran
importancia en el estudio de la termodinámica, ya que varios sistemas y máquinas
se basan en su funcionamiento (motores, centrales termoeléctricas, etc,).
2. Ciclo de vapor de Carnot
El llamado motor de Carnot trabaja cuando le damos una cantidad de calor
𝑄𝐸𝑁𝑇𝑅𝐴 desde una fuente a alta temperatura y le eliminamos un calor 𝑄𝑆𝐴𝐿𝐸
hacia otra fuente a baja temperatura, produciendo un trabajo(W). El
rendimiento viene definido, como en todo proceso cíclico, por:
Eficiencia de una máquina
𝑊 = 𝑄𝐸 − 𝑄𝑆
3. Ciclo de potencia de vapor
Proceso 1-2: El fluido se calienta, reversible e isotérmicamente en una
caldera.
Proceso 2-3: se expande isoentrópicamente en una turbina.
Proceso 3-4: se condensa reversible e isotérmicamente en un
condensador.
Proceso 4-1: se condensa de manera isentrópica mediante un
comprensor hasta su estado inicial.
Sin embargo, este ciclo presenta problemas como: la compresión isentrópica (S=cte)
a presiones extremadamente altas y la transferencia isotérmica de calor a presiones
variables.
Por lo tanto concluimos que el ciclo de Carnot no puede lograrse en los dispositivos
reales y NO es un modelo realista para los ciclos de potencia de vapor.
4. Ciclo de Ranking
Es un ciclo que opera con vapor, y es el que se utiliza en las
centrales termoeléctricas. Consiste en calentar agua en una
caldera hasta evaporarla y elevar la presión del vapor. Éste será
llevado a una turbina donde produce energía cinética a costa de
perder presión. Su camino continúa al seguir hacia un
condensador donde lo que queda de vapor pasa a estado líquido
para poder entrar a una bomba que le subirá la presión para
nuevamente poder introducirlo a la caldera.
5. Diagrama T-S(temperatura-entropia): Ciclo Rankine Ideal
El Diagrama T-s de un Ciclo Rankine Ideal está formado por cuatro procesos: 2 Isentrópicos, 2
Isobáricos, Adiabático.
6. Ciclo de Rankine
Tiene 4 procesos: 1-2 Compresión isentrópica en una bomba, 2-3 Adición de calor a presión
constante en una caldera, 3-4 Expansión isentrópica en una turbina, 4-1 Rechazo de calor a
presión constante en un condensador.
7. Análisis de energía
Los cuatro componentes asociados con el ciclo
Rankine (la bomba, la caldera, la turbina y el
condensador) son dispositivos de flujo estacionario,
por lo tanto, pueden ser analizados como procesos de
flujo estacionario.
Ep y Ec son pequeños, por tanto consideramos
insignificante.
8. La ecuación de energía de flujo estacionario, por unidad de masa de vapor.
La caldera y el condensador no incluyen ningún trabajo y se supone que la bomba y la turbina son
isentrópicas, la ecuación de energía para cada dispositivo es:
9. La eficiencia térmica del ciclo Rankine se determina se determina a partir de
