Este documento presenta 4 problemas propuestos sobre un ciclo Rankine regenerativo, con sus respectivas soluciones escritas en rojo. Cada problema solicita calcular parámetros como la fracción de corriente extraída hacia calentadores, el trabajo producido por la turbina, el trabajo consumido por bombas, y el rendimiento térmico del ciclo.

1. PROBLEMAS
PROPUESTOS
CICLO RANKINE REGENERATIVO
Colección de problemas con sus respectivas soluciones, escritas
en rojo al lado de cada parámetro solicitado.

2. Problema 1
Fuente: “Termodinámica”, Kenneth Wark
Un ciclo de potencia de vapor ideal funciona con las
siguientes condiciones: El vapor de agua (1) a 120 bar y
600ºC se expande hasta 10 bar, donde se extrae una parte
y se lleva a un único calentador abierto, expandiéndose el
resto a 0,08 bar y (2) a 60 bar y 600ºC se expande hasta
10 bar, donde se extrae una parte y se lleva a un único
calentador abierto, expandiéndose el resto a 0,08 bar. Para
cada caso, determine:
a. La fracción de corriente extraída hacia el calentador.
b. El rendimiento térmico del ciclo.
Respuestas: (1) a. 0,212 b. 0,460 (2) a. 0,2025 b. 0,429

3. Problema 2
Fuente: “Termodinámica”, Yunus A. Cengel
Una planta eléctrica de vapor opera en un ciclo
ideal regenerativo Rankine con dos CAA abiertos.
El vapor entra en la turbina a 10MPa y 600ºC y
escapa al condensador a 5kPa. El vapor se extrae
de la turbina a 0,6 y 0,2 Mpa. El agua sale de
ambos calentadores de agua de alimentación
como líquido saturado. El flujo másico de vapor a
través de la caldera es 22 kg/s. Muestre el ciclo
en un diagrama T-vs-s y determine:
a. La producción neta de potencia de la planta
eléctrica. 30,5 MW
b. La eficiencia térmica del ciclo. 47,1%

4. Problema 3
Fuente: “Termodinámica”, Yunus A. Cengel
Considere una planta termoeléctrica de vapor que opera
en un ciclo Rankine regenerativo con un CAA cerrado. La
planta mantiene la entrada a la turbina a 3 000 kPa y
350ºC, y opera el condensador a 20 kPa. Se extrae vapor
a 1 00 kPa para servicio del CAA cerrado, que se descarga
en un condensador después de estrangularse a la presión
del condensador. Las corrientes que salen del CAA cerrado
se mezclan mediante una cámara de mezclado para luego
calentarse en la caldera. Calcule:
a. El trabajo que produce la turbina. 741 kJ/kg
b. El trabajo que consume la bomba. 3,0 kJ/kg
c. El suministro de calor en la caldera para este ciclo,
por unidad de flujo en la caldera. 2 353 kJ/kg

5. Problema 4
Fuente: “Termodinámica”, Kenneth Wark
En la turbina de un ciclo ideal regenerativo entra
vapor de agua a 500 psia y 900ºF. A 100 psia y 40
psia se extrae parte del vapor y se lleva a dos
calentadores abiertos de agua de alimentación
colocados en serie. Tras el condensador que trabaja
a 1 psia, y tras cada uno de los calentadores, se ha
colocado las bombas adecuadas. Determine:
a. La fracción de la corriente total que va al
calentador de 100 psia y la que va al de 40 psia.
0,0605/ 0,140
b. El trabajo que sale de la turbina y el trabajo de la
bomba, en Btu/lbm de corriente total. 465/ 1,6
c. El rendimiento térmico. 0,397