El documento describe el ciclo de Rankine, el ciclo ideal para las centrales eléctricas de vapor. El ciclo consta de cuatro procesos: 1) compresión isentrópica en una bomba, 2) adición de calor a presión constante en una caldera, 3) expansión isentrópica en una turbina, y 4) rechazo de calor a presión constante en un condensador. El documento también analiza las variaciones del ciclo de Rankine simple y con sobrecalentamiento, y explica el balance de energía en cada

1. CICLO RANKINE
CICLO IDEAL PARA LOS CICLOS DE POTENCIA DE
VAPOR

2. CICLO RANKINE
 El Ciclo Rankine, es el ciclo ideal para las centrales eléctricas de
vapor; el cual no presenta irreversibilidades internas y consta,
básicamente, de los siguientes procesos:
• Compresión isentrópica en una bomba.
Proceso
1-2
• Adición de calor a presión constante en una
Proceso caldera.
2-3
• Expansión isentrópica en una turbina.
Proceso
3-4
• Rechazo de calor a presión constante en un
Proceso
condensador.
4-1

3. CICLO RANKINE SIMPLE
 Las variaciones que hacen que este ciclo sea práctico, a diferencia
del ciclo de Carnot, son:
1. En el proceso 4-1, la sustancia es condensada por completo, lo que
permite la utilización de una bomba ya que llega a la misma como líquido
saturado, obteniéndose de esta forma el CICLO RANKINE SIMPLE.

4. CICLO RANKINE CON
SOBRECALENTAMIENTO
Efectuando ambas mejoras con respecto al ciclo de Carnot, obtenemos el siguiente
diagrama T –vs-s que describe el Ciclo Rankine con sobrecalentamiento:
Fuente: Kenneth Wark y
Donald Richards,
“Termodinámica”, sexta
edición.

5. ANÁLISIS DE ENERGÍA DEL CICLO RANKINE
 Los 4 dispositivos asociados con el ciclo Rankine (bomba, caldera,
turbina y condensador) son dispositivos de flujo estacionario. El balance
de energía por unidad de masa de vapor para cada dispositivo sería:
Por lo general, en este tipo de
dispositivos los cambios de energía
cinética y potencial del fluido de
trabajo son despreciables en
comparación con los términos de
trabajo y transferencia de calor.
Además presenta una dirección de
transferencia de calor o de trabajo
definida (ya sea de entrada o de
salida del sistema).

6. ANÁLISIS DE ENERGÍA DEL CICLO RANKINE
 BOMBA: Se encarga de aumentar la presión del líquido que pasa a través de
ella. Para el ciclo Rankine ideal, la bomba se supone isentrópica y la
transferencia de calor es cero, entonces por conservación de la energía se
obtiene:
ó

7. ANÁLISIS DE ENERGÍA DEL CICLO RANKINE
 CALDERA: Es el dispositivo mediante el cual se añade calor al fluido y el
mismo, no efectúa trabajo para realizar esta labor, por lo que:
 TURBINA: Mediante esta, se expande el fluido de manera isentrópica y se
produce trabajo al hacer girar el eje conectado a un generador eléctrico, sin
transferencia de calor.

8. ANÁLISIS DE ENERGÍA DEL CICLO RANKINE
 Condensador: Este dispositivo condensa el fluido de alta calidad y
funciona básicamente como un intercambiador de calor rechazando el
calor hacia un medio de enfriamiento externo, sin efectuar trabajo,
entonces:
1

9. EFICIENCIA TÉRMICA Y POTENCIA DEL
CICLO
 Para este ciclo la eficiencia térmica se obtiene a partir de:
Donde,
 Y la potencia producida por la central eléctrica, sería: