1. 1) Una planta industrial ubicada en la ciudad de
Huamanga necesita para realizar su proceso,
5000kg/h de agua que es calentado en una caldera
hasta obtener vapor sobrecalentado a una presión de
38kg/cm2
y una temperatura de 343.3°C, este vapor
ingresa a una turbina en la cual se realiza una
extracción del 50% de la masa de flujo que ingresa a
esta turbina, esta extracción se realiza a una presión
de 17.58kg/cm2
y el vapor restante se expande hasta
la presión de 9.14kg/cm2
y se recalienta hasta una
temperatura de 315.6°C e ingresa a una turbina
donde se expande hasta una presión de
0.0703kg/cm2
e ingresa a un condensador, donde se
obtiene liquido saturado y se bombea a un
calentador cerrado donde ingresa a la presión de
38kg/cm2
,mientras que la extracción ingresa a este
calentador cerrado a la presión de 17kg/cm2
y se
condensa hasta obtener liquido saturado y es
bombeado a una cámara de mezclado y
seguidamente la mezcla es conducido hacia la
caldera.
2) Determinar la potencia requerida en cada una de las
bombas.
3) Determinar la potencia que realiza cada turbina en
Hp
4) Determinar el consumo de combustible en gal/h, si
la potencia calorífica del combustible es
8000kcal/kg y la densidad del combustible es de
0.85kg/L considerar la eficiencia del caldero 60%.
5) Determinar la eficiencia térmica del ciclo.

2. P1=38kg/cm2
T1=343.3°C
P11=38kg/cm2
P2=17.58kg/ cm2
0.5ṁ =2500kg/h
RECALENTADOR
0.5ṁ =2500kg/h
P4=9.14 kg/ cm2
T5=315.6°C
P5=9.14 kg/ cm2
P10=P9
P9=38kg/cm2
P6=0.00703 kg/ cm2
T3=204.98°C
P3=17.58kg/cm2
P8=38kg/cm2
P7=0.00703 kg/ cm2
T1
T2
B2
B1
CALDERO
ṁ =5000kg/h
CONDESADOR
CALENTADOR
CERRADO
CAMARA DE
MEZCLADO

3. Hallando las propiedades termodinámicas de cada estado:
1)
h1=736.44kcal/kg
S1=1.5759kcal/kg°C
2)
S1=S2=1.5759kcal/kg°C
Sf=0.5677 kcal/kg°C
Sg=1.5267 kcal/kg°C
h2=689.44kcal/kg
3)
h3=208.9kcal/kg
ʋ3=0.00117m3/kg
4)
S1=S4=S=1.5759 kcal/kg
Sf=0.4995kcal/kg°C
Sfg=1.082 kcal/kg°C
hf=177.11kcal/kg 𝑥 =
𝑠−Sf
Sfg
=
1.5759−0.4995
1.082
= 0.99
hfg=485.11kcal/kg ℎ4 = hf + 𝑥ℎ𝑓𝑔 = 177.11 + 0.99(485.11) = 657.37𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑘𝑔
5)
h5=736.71kcal/kg
S5=1.7267kcal/kg°C
6)
S5=S6=1.7267kcal/kg°C 𝑥 =
𝑠−Sf
Sfg
=
1.7267 −0.1326
1.8443
= 0.86
Sf=0.1326kcal/kg°C
Sfg=1.8443 kcal/kg°C ℎ6 = hf + 𝑥ℎ𝑓𝑔 = 38.73 + 0.86(575.26) = 533.45𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑘𝑔
hf=38.73kcal/kg
hfg=575.26kcal/kg
7)
ʋ7=0.00101m3/kg
h7=38.73kcal/kg
8)
h8=?
9)
h9=?
10)
h10=?
11)
h11=?
Es un vapor
sobrecalentado ya que
tiene una entropía mayor
a la entropía del vapor
saturado.

4. DETERMINANDO LA POTENCIA QUE REALIZA CADA TURBINA EN HP:
Para laT1:
W=ṁh1-0.5ṁ(h2+h4)
𝑊 = 5000𝑘𝑔 /ℎ(736.44𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑘𝑔) − 2500𝑘𝑔 /ℎ(689.44 + 657.37) 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑘𝑔 = 315175𝑘𝑐𝑎𝑙/ℎ
𝑤 =
315175𝑘𝑐𝑎𝑙
ℎ
∗
1𝑘𝑤 − ℎ
860𝑘𝑐𝑎𝑙
∗
1.34𝐻𝑃
1𝑘𝑤
= 491.09𝐻𝑃
Para la T2:
W=0.5ṁ(h5-h6)
𝑊 = 2500𝑘𝑔 /ℎ(736.71 − 533.45) 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑘𝑔 = 508150𝑘𝑐𝑎𝑙/ℎ
𝑤 =
508150𝑘𝑐𝑎𝑙
ℎ
∗
1𝑘𝑤 − ℎ
860𝑘𝑐𝑎𝑙
∗
1.34𝐻𝑃
1𝑘𝑤
= 791.77𝐻𝑃
HALLANDO LA POTENCIA REQUERIDA EN CADA BOMBA:
Para B1:
ℎ8 = (0.5ṁ*h7-W)/0.5ṁ
𝑊 = −0.5ṁ*ʋ7*(P8-P7)
𝑊 = −
2500𝑘𝑔
ℎ
∗
0.00101𝑚3
kg
∗
(38 − 0.0703)kg
𝑐𝑚2 ∗
104
𝑐𝑚2
1𝑚2 ∗
1𝑘𝑐𝑎𝑙
427𝑘𝑔 − 𝑚
= −224292𝑘𝑐𝑎𝑙/ℎ
ℎ8 =
2500 ∗ 38.73 + 224292
2500
= 128.44𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑘𝑔
Para B2:
ℎ10 = (0.5ṁ*h3-W)/0.5ṁ
𝑊 = −0.5ṁ*ʋ3*(P10-P3)
𝑊 = −
2500𝑘𝑔
ℎ
∗
0.00117𝑚3
kg
∗
(38 − 17.58)kg
𝑐𝑚2
∗
104 𝑐𝑚2
1𝑚2
∗
1𝑘𝑐𝑎𝑙
427𝑘𝑔 − 𝑚
= −1398.79𝑘𝑐𝑎𝑙/ℎ
ℎ10 =
2500 ∗ 208.91 + 1398.79
2500
= 209.47𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑘𝑔
REALIZANDO UN BALANCE EN EL CALENTADOR CERRADO
0.5ṁ*h2+0.5ṁ*h8=0.5ṁ*h9+0.5ṁ*h3
ℎ9 = ℎ2 + ℎ8 − ℎ3 =
(689.44 + 128.44 − 208.91) 𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑔
= 608.97𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑘𝑔
Para la presión de 38kg/cm2 y su respectiva temperatura de saturación tenemos
que la hf=254.79kcal/kg y la hg=669.16kcal/kg, con esto nos damos cuenta que
el agua de alimentación que ingreso al calentador sale como un vapor húmedo
ya que la h9=608.97kcal/kg e ingresa al mezclador.

5. BALANCE EN EL MEZCLADOR
0.5ṁ*h9+0.5ṁh*10=ṁ*h11
ℎ11 = 0.5(ℎ9+ ℎ10) =
0.5(608.97 + 209.47) 𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑔
= 409.22𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑘𝑔
BALANCE EN LA CALDERA:
𝑄𝑎 = ṁ*h1-ṁ*h11=ṁ(h1-h11)=5000kg/h(736.44-409.22)kcal/kg=1636100kcal/h
𝑛𝑐 = 𝑄𝑎/𝑄𝑐 𝑄𝑐 = 𝑚𝑐 ∗ 𝑞𝑐 = 𝜌 ∗ 𝑣𝑐 ∗ 𝑞𝑐
𝑣𝑐 =
𝑄𝑎
𝜌 ∗ 𝑞𝑐 ∗ 𝑛𝑐
=
1636100𝑘𝑐𝑎𝑙
ℎ
∗
𝐿
0.85𝑘𝑔
∗
𝑘𝑔
8000𝑘𝑐𝑎𝑙
∗
1𝑔𝑎𝑙
3.78𝐿
∗
1
0.6
= 106.09𝑔𝑎𝑙/ℎ
BALANCE EN EL RECALENTADOR:
0.5ṁ*h4+Qa=0.5ṁh5
𝑄𝑎 = 0.5ṁ(h5-h4)=2500kg/h(736.71-657.37)kcal/kg=198350kcal/h
BALANCE CONDENSADOR
0.5ṁ*h6+Qb=0.5ṁ*h7
𝑄𝑏 = 0.5ṁ(h7-h6)=2500kg/h(38.73-533.45)kcal/kg=-1236800kcal/h
DETERMINANDO LA EFICIENCIA TERMICADEL CICLO:
𝑛 =
(ṁqa+0.5ṁqa+0.5ṁqb)
(ṁqa+0.5ṁqa)
=
1636100 + 198350 − 1236800
1636100 + 198350
= 0.33
Al obtener la h11 podemos darnos cuenta que es un vapor húmedo el que ingresa a la
caldera entonces el gasto de combustible es menor en comparación si ingresara a la caldera
como un liquido saturado.

6. DIAGRAMA TEMPERATURA-ENTROPIA