El documento presenta varios problemas relacionados con plantas termoeléctricas que operan en ciclos Rankine simples ideales. Se proporcionan detalles sobre las condiciones de entrada y salida de la turbina y el condensador, así como sobre el combustible utilizado. Se piden cálculos relacionados con el flujo de vapor, la potencia neta, la eficiencia y el consumo de combustible.

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UPC UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS
División de Estudios Profesionales para Ejecutivos
TERMODINÁMICA APLICADA
Seminario N°7
Generación de energía: Ciclos de potencia a vapor
1) Considere una planta eléctrica de vapor de agua que opera en un ciclo Rankine simple ideal. El
vapor entra a la turbina a 10 MPa y 500 °C a razón de 24 000 kg/h y se enfría en el condensador a
una presión de 20 kPa.
a) Calcule la potencia neta que entrega la planta
b) Halle la eficiencia térmica del ciclo.
c) Determine el flujo de calor no aprovechado que se elimina en el condensador
2) Considere una planta termoeléctrica que quema carbón a razón
de 0.8 kg/s y entrega potencia eléctrica. La planta opera en un
ciclo Rankine simple con condiciones de entrada a la turbina de
10 MPa y 550°C y una presión del condensador de 20 kPa. El
carbón tiene un poder calorífico de 32000 kJ/kg y 75 por ciento
de esta energía calorífica se transfiere al vapor de agua en la
caldera. La El agua de enfriamiento aumenta su temperatura en
15o
C (CP = 4.18 kJ/kg.o
C) . Determine:
a) El flujo de vapor que pasa por el ciclo (kg/h)
b) La potencia neta entregada por el ciclo
c) El flujo de agua de enfriamiento
3) Considere una planta termoeléctrica que quema carbón y que produce 200 MW de potencia
eléctrica. La planta opera en un ciclo Rankine simple ideal con condiciones de entrada a la turbina
de 4 MPa y 450°C y una presión del condensador de 25 kPa. El carbón tiene un poder calorífico de
30 000 kJ/kg. Suponiendo que 70 por ciento de esta energía se transfiere al vapor de agua en la
caldera, y que el generador eléctrico tiene una eficiencia de 95 por ciento, determine:
a) Halle el flujo de vapor que circula por la planta
b) La tasa necesaria de suministro de carbón.
c) La eficiencia total
4) Considere una planta de vapor de agua que opera en un ciclo Rankine simple ideal. La turbina
desarrolla una potencia mecánica igual a 6 500 kW. El vapor entra a la turbina a 12.5 MPa y 500°C y
sale de ella a 50 kPa con una calidad de 95%. Se utiliza como combustible un carbón con poder
calorífico igual a 29 000 kJ/kg con eficiencia de 70%.
a) Calcule el flujo de vapor que sale de la caldera (kg/s)
b) Determine la potencia que consume la bomba (kW)
c) Determine el consumo de combustible (kg/h)
d) La eficiencia de la turbina (la potencia real entre la potencia isentrópica)

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5) Una planta termoeléctrica de vapor de agua opera en un ciclo Rankine
entre los límites de presión de 10 MPa y 50 kPa, con una temperatura
de entrada a la turbina de 500o
C. La turbina tiene una eficiencia
isentrópica de 90% y la bomba puede considerarse que sigue un
proceso adiabático y reversible. Esta planta utiliza un combustible con
un poder calorífico de 35000kJ/kg del cual transmite al agua el 75%.
La planta debe entregar mensualmente 5800 MWh de energía
eléctrica operando un equivalente a 22 horas diarias (30 días), con una
eficiencia del generador eléctrico de 95%. Conteste según se pide.
a) Halle la potencia neta que debe entregar la planta, kW.
b) Calcule el flujo de vapor de agua que produce la turbina, kg/h.
c) Determine el consumo de combustible mensual, kg.
d) Represente el ciclo en un diagrama T-s mostrando las isóbaras, temperaturas y entropías en
cada estado del agua.
6) Una planta termoeléctrica que funciona según un ciclo de Rankine simple, utiliza vapor de agua que
entra a la caldera a 12.5 MPa con un flujo de 10 Kg/s y sale del condensador a 150 kPa. Según los
requerimientos de la planta termoeléctrica, el vapor que sale de la turbina isentrópica debe tener
una calidad del 90% como mínimo. Si la eficiencia isentrópica de la bomba es del 80 % y de la
turbina del 85%, determine:
a) La temperatura del vapor que entra a la turbina (°C).
b) La potencia eléctrica que entrega la planta si la eficiencia del generador eléctrico es 95%.
c) El consumo de combustible en el caldero (en kg/h), si el combustible (GN) tiene un poder
calorífico de 44000 kg/h