1. PROBLEMAS PROPUESTOS
CICLO RANKINE SIMPLE Y CON SOBRECALENTAMIENTO
Colección de problemas interesantes con sus respectivas soluciones, escritas en
rojo al lado de cada aspecto solicitado.

2. Problema 1
“Termodinámica”, Yunus Cengel
Un ciclo Rankine simple y con sobrecalentamiento usa agua como fluido de
trabajo. La caldera opera a 6 000 kPa y el condensador a 50 kPa. A la entrada de
la turbina la temperatura es de 450 ºC. La eficiencia isentrópica de la turbina es
de 94%, las pérdidas en la bomba son despreciables, y el agua que sale del
condensador está subenfriada a 6,3ºC. La caldera está diseñada para un flujo
másico de 20kg/s. Muestre un diagrama T-vs-s y determine:
a. La tasa de adición de calor en la caldera. 59 660 kW.
b. La potencia necesaria para operar la bomba. 122 kW.
c. La potencia neta producida por el ciclo. 18 050 kW.
d. La eficiencia térmica. 30,3%

3. Problema 2
Fuente: “Termodinámica”, Kenneth Wark
Un ciclo Rankine de potencia de vapor que produce 125MW de potencia bruta
en la turbina tiene las siguientes condiciones de funcionamiento: entrada a la
turbina, 80 bar y 560ºC; presión en el condensador, 0,06 bar. El rendimiento
adiabático de la turbina es del 85% y el de la bomba es del 70%. Determine:
a. El rendimiento térmico de la planta. 0,353
b. El flujo másico de vapor en kg/h. 373 300
c. El flujo másico de agua de refrigeración que se necesita en el condensador,
en kg/h, si ésta aumenta su temperatura 8ºC. 24,4X10^6

4. Problema 3
“Termodinámica”, Yunus Cengel
Considere un ciclo de potencia de vapor de agua que opera en un ciclo Rankine
simple con sobrecalentamiento, y tiene una producción neta de potencia de
45MW. El vapor entra a la turbina a 7 MPa Y 500ºC y se enfría en el
condensador a una presión de 10 kPa mediante la circulación de agua de
enfriamiento por los tubos del condensador a una razón de 2000 kg/s. Muestre
un diagrama T-vs-s y determine:
a. La eficiencia térmica del ciclo. 38,9%
b. El flujo másico del vapor. 36 kg/s
c. La elevacion de la temperatura del agua de enfriamiento. 8,4ºC

5. Problema 4
Fuente: “Termodinámica”, Kenneth Wark