{"id":50122,"date":"2020-01-10T08:05:34","date_gmt":"2020-01-10T07:05:34","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/que-es-el-ciclo-de-rankine-ciclo-de-la-turbina-de-vapor-definicion\/"},"modified":"2020-01-10T11:24:12","modified_gmt":"2020-01-10T10:24:12","slug":"que-es-el-ciclo-de-rankine-ciclo-de-la-turbina-de-vapor-definicion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-el-ciclo-de-rankine-ciclo-de-la-turbina-de-vapor-definicion\/","title":{"rendered":"\u00bfQu\u00e9 es el ciclo de Rankine? Ciclo de la turbina de vapor: definici\u00f3n"},"content":{"rendered":"<div class=\"su-quote su-quote-style-default\">\n<div class=\"su-quote-inner su-clearfix\">El ciclo de Rankine describe el rendimiento de los sistemas de turbinas de vapor.\u00a0Hoy, el ciclo de Rankine es el ciclo operativo fundamental de todas las centrales t\u00e9rmicas.\u00a0Ingenieria termal<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\"><\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-50 lgc-tablet-grid-50 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2>Rankine Cycle &#8211; Ciclo de turbina de vapor<\/h2>\n<p>En 1859, un ingeniero escoc\u00e9s,\u00a0<strong>William John Macquorn Rankine,<\/strong>\u00a0avanz\u00f3 en el estudio de los motores t\u00e9rmicos al publicar el &#8221;\u00a0<em>Manual del motor de vapor y otros motores principales<\/em>\u00a0&#8220;.\u00a0Rankine desarroll\u00f3 una teor\u00eda completa de la\u00a0<strong>m\u00e1quina de vapor<\/strong>\u00a0y, de hecho, de todas las m\u00e1quinas de calor.\u00a0Junto con\u00a0<strong>Rudolf Clausius<\/strong>\u00a0y\u00a0<strong>William Thomson<\/strong>\u00a0(Lord Kelvin), contribuy\u00f3 a la termodin\u00e1mica, centr\u00e1ndose particularmente en la primera de las tres leyes termodin\u00e1micas.<\/p>\n<p>El\u00a0<strong>ciclo de Rankine<\/strong>\u00a0lleva su nombre y describe el rendimiento de\u00a0<strong>los sistemas de turbinas<\/strong>\u00a0de\u00a0<strong>vapor<\/strong>\u00a0, aunque el principio te\u00f3rico tambi\u00e9n se aplica a motores alternativos como las locomotoras de vapor.\u00a0En general, el\u00a0<strong>ciclo Rankine<\/strong>\u00a0es un ciclo termodin\u00e1mico idealizado de un motor t\u00e9rmico de presi\u00f3n constante que convierte parte del calor en trabajo mec\u00e1nico.\u00a0En este ciclo, el calor se suministra externamente a un circuito cerrado, que generalmente usa agua (en fase l\u00edquida y de vapor) como fluido de trabajo.\u00a0En contraste con el\u00a0<a title=\"Ciclo Brayton - Motor de turbina de gas\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-el-ciclo-brayton-motor-de-turbina-de-gas-definicion\/\">ciclo de Brayton<\/a>\u00a0, el fluido de trabajo en el\u00a0<strong>ciclo de Rankine<\/strong>\u00a0\u00a0experimenta el\u00a0<strong>cambio de fase<\/strong>\u00a0\u00a0de una fase l\u00edquida a una de vapor y viceversa.<\/p>\n<p>Si bien muchas sustancias podr\u00edan usarse como fluido de trabajo en el ciclo de Rankine (inorg\u00e1nico o incluso org\u00e1nico), el\u00a0<a title=\"Propiedades del agua\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/materials-nuclear-engineering\/properties-of-water\/\"><strong>agua<\/strong><\/a>\u00a0suele ser el fluido de elecci\u00f3n debido a sus propiedades favorables, como su qu\u00edmica no t\u00f3xica y no reactiva, abundancia y bajo costo, as\u00ed como sus propiedades termodin\u00e1micas.\u00a0Por ejemplo, el\u00a0<strong>agua<\/strong>\u00a0tiene el\u00a0<strong>calor espec\u00edfico m\u00e1s alto<\/strong>\u00a0de cualquier sustancia com\u00fan: 4,19 kJ \/ kg K. Adem\u00e1s, tiene un\u00a0<a title=\"Calor latente de vaporizaci\u00f3n\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/laws-of-thermodynamics\/first-law-of-thermodynamics\/latent-heat-of-vaporization\/\"><strong>calor de vaporizaci\u00f3n<\/strong><\/a>\u00a0muy alto\u00a0, lo que lo convierte en un\u00a0<strong>refrigerante<\/strong>\u00a0y\u00a0<strong>medio\u00a0<\/strong><strong>efectivo<\/strong>\u00a0en centrales t\u00e9rmicas y otras industrias energ\u00e9ticas.\u00a0En el caso del ciclo de Rankine, la\u00a0<a title=\"Ley del gas ideal\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/ideal-gas-law\/\">Ley del Gas Ideal<\/a>casi no se puede usar (el vapor no sigue pV = nRT), por lo tanto, todos los par\u00e1metros importantes de agua y vapor se tabulan en las llamadas &#8221;\u00a0<strong><a title=\"Tablas de vapor: propiedades espec\u00edficas del agua y el vapor\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/steam-tables\/\">Tablas de vapor<\/a><\/strong>\u00a0&#8220;.<\/p>\n<p>Una de las principales\u00a0<strong>ventajas<\/strong>\u00a0del\u00a0<strong>ciclo Rankine<\/strong>\u00a0es que el\u00a0proceso de\u00a0<strong>compresi\u00f3n<\/strong>\u00a0en la bomba tiene lugar\u00a0<strong>en un l\u00edquido<\/strong>\u00a0.\u00a0Al condensar el vapor de trabajo en un l\u00edquido (dentro de un condensador), la presi\u00f3n en la salida de la turbina se reduce y la energ\u00eda requerida por la bomba de alimentaci\u00f3n consume solo del 1% al 3% de la potencia de salida de la turbina y estos factores contribuyen a una mayor eficiencia para el ciclo.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-50 lgc-tablet-grid-50 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-youtube su-responsive-media-yes\"><iframe class=\"lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/SPg7hOxFItI?\" width=\"340\" height=\"200\" frameborder=\"0\" allowfullscreen=\"allowfullscreen\" data-lazy-type=\"iframe\" data-src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/SPg7hOxFItI?\" data-mce-fragment=\"1\"><\/iframe><\/div>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Rankine-Cycle-scheme.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-17771 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Rankine-Cycle-scheme.png\" alt=\"Ciclo Rankine\" width=\"591\" height=\"897\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Rankine-Cycle-scheme.png\" \/><\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<p>Hoy, el\u00a0<strong>ciclo de Rankine<\/strong>\u00a0es el ciclo operativo fundamental de\u00a0<strong>todas las centrales t\u00e9rmicas<\/strong>\u00a0donde un fluido operativo se evapora y condensa continuamente.\u00a0Es uno de los\u00a0<strong>ciclos termodin\u00e1micos<\/strong>\u00a0m\u00e1s comunes\u00a0<strong>,<\/strong>\u00a0porque en la mayor\u00eda de los lugares del mundo la turbina funciona con vapor.A diferencia del ciclo de Carnot, el ciclo de Rankine no ejecuta procesos isot\u00e9rmicos, ya que estos deben realizarse muy lentamente.\u00a0En un ciclo ideal de Rankine, el sistema que ejecuta el ciclo se somete a una serie de cuatro procesos: dos procesos isentr\u00f3picos (adiab\u00e1ticos reversibles) alternados con dos procesos isob\u00e1ricos.<\/p>\n<p>Dado que\u00a0<a title=\"Principio de Carnot - La regla de Carnot\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/laws-of-thermodynamics\/second-law-of-thermodynamics\/carnots-principle-carnots-rule\/\"><strong>el principio de Carnot<\/strong><\/a>\u00a0establece que ning\u00fan motor puede ser m\u00e1s eficiente que un motor reversible (\u00a0<strong>un motor t\u00e9rmico de Carnot<\/strong>\u00a0) que opera entre los mismos dep\u00f3sitos de alta temperatura y baja temperatura, una turbina de vapor basada en el ciclo de Rankine debe tener una eficiencia menor que la eficiencia de Carnot.<\/p>\n<p>En\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power-plant\/\"><strong>las centrales nucleares<\/strong><\/a>\u00a0modernas,\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power-plant\/\"><strong>la<\/strong><\/a>\u00a0eficiencia t\u00e9rmica general es de aproximadamente\u00a0<strong>un tercio<\/strong>\u00a0(33%), por lo\u00a0que se necesitan\u00a0<strong>3000 MWth<\/strong>\u00a0de energ\u00eda t\u00e9rmica de la reacci\u00f3n de fisi\u00f3n para generar\u00a0<strong>1000 MWe<\/strong>\u00a0de energ\u00eda el\u00e9ctrica.\u00a0Se pueden lograr mayores eficiencias aumentando la\u00a0<strong>temperatura<\/strong>\u00a0del\u00a0<a href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-steam-propiedades-de-steam-definicion\/\">vapor<\/a>\u00a0.\u00a0Pero esto requiere un aumento de las presiones dentro de las calderas o\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/steam-generator\/\">generadores de vapor.<\/a>.\u00a0Sin embargo, las consideraciones metal\u00fargicas ponen l\u00edmites superiores a tales presiones.\u00a0En comparaci\u00f3n con otras fuentes de energ\u00eda, la eficiencia t\u00e9rmica del 33% no es mucho.\u00a0Pero debe tenerse en cuenta que las centrales nucleares son mucho m\u00e1s complejas que las centrales de combustibles f\u00f3siles y es mucho m\u00e1s f\u00e1cil quemar combustibles f\u00f3siles que generar energ\u00eda a partir de\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power-plant\/nuclear-fuel\/\">combustibles nucleares<\/a>\u00a0.<\/p>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<h2><span>Ciclo Rankine &#8211; Procesos<\/span><\/h2>\n<p><span>En un ciclo ideal de Rankine, el sistema que ejecuta el ciclo se somete a una serie de cuatro procesos: dos procesos isentr\u00f3picos (adiab\u00e1ticos reversibles) alternados con dos procesos isob\u00e1ricos:<\/span><\/p>\n<ul>\n<li>\n<figure id=\"attachment_17766\" class=\"wp-caption alignright\" aria-describedby=\"caption-attachment-17766\"><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Rankine-Cycle-Ts-Diagram-min.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-17766 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Rankine-Cycle-Ts-Diagram-min-300x300.png\" alt=\"Ciclo Rankine - Diagrama Ts\" width=\"300\" height=\"300\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Rankine-Cycle-Ts-Diagram-min-300x300.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-17766\" class=\"wp-caption-text\"><span>Ciclo Rankine &#8211; Diagrama Ts<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<p><strong><span>Compresi\u00f3n isentr\u00f3pica<\/span><\/strong><span>\u00a0(compresi\u00f3n en bombas centr\u00edfugas): el condensado l\u00edquido se comprime adiab\u00e1ticamente del estado 1 al estado 2 mediante bombas centr\u00edfugas (generalmente mediante bombas de condensado y luego mediante bombas de agua de alimentaci\u00f3n).\u00a0El condensado l\u00edquido se bombea desde el condensador a la caldera de mayor presi\u00f3n.\u00a0En este proceso, los alrededores trabajan en el fluido, aumentando su entalp\u00eda (h = u + pv) y comprimi\u00e9ndolo (aumentando su presi\u00f3n).\u00a0Por otro lado, la entrop\u00eda permanece sin cambios.\u00a0El trabajo requerido para el compresor viene dado por\u00a0<\/span><strong><span>W\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>Pumps<\/span><\/sub><\/strong><strong><span>\u00a0= H\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>2<\/span><\/sub><\/strong><strong><span>\u00a0&#8211; H\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>1<\/span><\/sub><\/strong><strong><span>\u00a0.<\/span><\/strong><\/li>\n<li><strong><span>Adici\u00f3n de calor isob\u00e1rico<\/span><\/strong><span>\u00a0(en un intercambiador de calor &#8211; caldera): en esta fase (entre el estado 2 y el estado 3) hay una transferencia de calor a presi\u00f3n constante al condensado l\u00edquido desde una fuente externa, ya que la c\u00e1mara est\u00e1 abierta para entrar y salir .\u00a0El agua de alimentaci\u00f3n (circuito secundario) se calienta desde el punto de ebullici\u00f3n (2 \u2192 3a) de ese fluido y luego se evapora en la caldera (3a \u2192 3).\u00a0El calor neto agregado viene dado por\u00a0<\/span><strong><span>Q\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>add<\/span><\/sub><\/strong><strong><span>\u00a0= H\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>3<\/span><\/sub><\/strong><strong><span>\u00a0&#8211; H\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>2<\/span><\/sub><\/strong><\/li>\n<li><strong><span>Expansi\u00f3n isentr\u00f3pica<\/span><\/strong><span>\u00a0(expansi\u00f3n en una turbina de vapor): el vapor de la caldera se expande adiab\u00e1ticamente desde el estado 3 al estado 4 en una turbina de vapor para producir trabajo y luego se descarga al condensador (parcialmente condensado).\u00a0El vapor funciona en los alrededores (palas de la turbina) y pierde una cantidad de entalp\u00eda igual al trabajo que abandona el sistema.\u00a0El trabajo realizado por la turbina viene dado por\u00a0<\/span><strong><span>W\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>T<\/span><\/sub><\/strong><strong><span>\u00a0= H\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>4<\/span><\/sub><\/strong><strong><span>\u00a0&#8211; H\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>3<\/span><\/sub><\/strong><strong><span>\u00a0.\u00a0<\/span><\/strong><span>Nuevamente, la entrop\u00eda permanece sin cambios.<\/span><\/li>\n<li><strong><span>Rechazo de calor isob\u00e1rico (en un intercambiador de calor)<\/span><\/strong><span>\u00a0: en esta fase, el ciclo se completa mediante un proceso de presi\u00f3n constante en el que se rechaza el calor del vapor parcialmente condensado.\u00a0Hay una transferencia de calor del vapor al agua de enfriamiento que fluye en un circuito de enfriamiento.\u00a0El vapor se condensa y la temperatura del agua de enfriamiento aumenta.\u00a0El calor neto rechazado viene dado por\u00a0<\/span><strong><span>Q\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>re<\/span><\/sub><\/strong><strong><span>\u00a0= H\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>4<\/span><\/sub><\/strong><strong><span>\u00a0&#8211; H\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>1<\/span><\/sub><\/strong><\/li>\n<\/ul>\n<p><span>Durante un ciclo de Rankine, las bombas realizan el trabajo en el fluido entre los estados 1 y 2 (\u00a0<\/span><strong><span>i\u00a0<\/span><\/strong><strong><span>compresi\u00f3n sentr\u00f3pica<\/span><\/strong><span>\u00a0).\u00a0El fluido de la turbina realiza el trabajo entre las etapas 3 y 4 (\u00a0<\/span><strong><span>i\u00a0<\/span><\/strong><strong><span>expansi\u00f3n sentr\u00f3pica<\/span><\/strong><span>\u00a0).\u00a0La diferencia entre el trabajo realizado por el fluido y el trabajo realizado sobre el fluido es el trabajo neto producido por el ciclo y corresponde al \u00e1rea encerrada por la curva del ciclo (en el diagrama pV).\u00a0El fluido de trabajo en un ciclo de Rankine sigue un ciclo cerrado y se reutiliza constantemente.<\/span><\/p>\n<p><span>Como se puede ver, es conveniente utilizar la entalp\u00eda y la primera ley en t\u00e9rminos de entalp\u00eda en el an\u00e1lisis de este ciclo termodin\u00e1mico.\u00a0Esta forma de ley\u00a0<\/span><strong><span>simplifica la descripci\u00f3n de la transferencia de energ\u00eda<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0<\/span><strong><span>A presi\u00f3n constante<\/span><\/strong><span>\u00a0, el\u00a0<\/span><strong><span>cambio de entalp\u00eda<\/span><\/strong><span>\u00a0es igual a la\u00a0<\/span><strong><span>energ\u00eda<\/span><\/strong><span>\u00a0transferida del ambiente a trav\u00e9s del calentamiento:<\/span><\/p>\n<p><strong><span>Proceso isob\u00e1rico (Vdp = 0):<\/span><\/strong><\/p>\n<p><strong><span>dH = dQ \u2192 Q = H\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>2<\/span><\/sub><\/strong><strong><span>\u00a0&#8211; H\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>1<\/span><\/sub><\/strong><\/p>\n<p><strong><span>En una entrop\u00eda constante<\/span><\/strong><span>\u00a0, es decir, en un proceso isentr\u00f3pico, el\u00a0<\/span><strong><span>cambio de entalp\u00eda<\/span><\/strong><span>\u00a0es igual al\u00a0<\/span><strong><span>trabajo del proceso de flujo<\/span><\/strong><span>\u00a0realizado en o por el sistema:<\/span><\/p>\n<p><strong><span>Proceso isentr\u00f3pico (dQ = 0):<\/span><\/strong><\/p>\n<p><strong><span>dH = Vdp \u2192 W = H\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>2<\/span><\/sub><\/strong><strong><span>\u00a0&#8211; H\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>1<\/span><\/sub><\/strong><\/p>\n<p><span>Ver tambi\u00e9n:\u00a0<\/span><a title=\"Primera ley en t\u00e9rminos de entalp\u00eda dH = dQ + Vdp\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/laws-of-thermodynamics\/first-law-of-thermodynamics\/first-law-in-terms-of-enthalpy-dh-dq-vdp\/\"><span>\u00bfPor qu\u00e9 los ingenieros de energ\u00eda usan la entalp\u00eda?\u00a0Respuesta: dH = dQ + Vdp<\/span><\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-50 lgc-tablet-grid-50 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Proceso isentr\u00f3pico<\/span><\/h2>\n<p><span>Un\u00a0<\/span><a title=\"Proceso isentr\u00f3pico\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-el-proceso-isentropico-definicion\/\"><strong><span>proceso isentr\u00f3pico<\/span><\/strong><\/a><span>\u00a0es un\u00a0<\/span><a title=\"Procesos termodin\u00e1micos.\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-el-proceso-termodinamico-definicion\/\"><strong><span>proceso termodin\u00e1mico<\/span><\/strong><\/a><span>\u00a0, en el cual la\u00a0<\/span><a title=\"\u00bfQu\u00e9 es la entrop\u00eda?\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/what-is-energy-physics\/what-is-entropy\/\"><strong><span>entrop\u00eda<\/span><\/strong>\u00a0<\/a><span>del fluido o gas permanece constante.\u00a0Significa que el\u00a0<\/span><strong><span>proceso isentr\u00f3pico<\/span><\/strong><span>\u00a0es un caso especial de un\u00a0<\/span><strong><span>proceso adiab\u00e1tico<\/span><\/strong><span>\u00a0en el que no hay transferencia de calor o materia.\u00a0Es un\u00a0<\/span><strong><span>proceso adiab\u00e1tico reversible<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0La suposici\u00f3n de que no hay transferencia de calor es muy importante, ya que podemos usar la aproximaci\u00f3n adiab\u00e1tica solo en\u00a0<\/span><strong><span>procesos muy r\u00e1pidos<\/span><\/strong><span>\u00a0.<\/span><\/p>\n<p><strong><span>Proceso isentr\u00f3pico y la primera ley<\/span><\/strong><\/p>\n<p><span>Para un sistema cerrado, podemos escribir la\u00a0<\/span><strong><a title=\"Primera ley en t\u00e9rminos de entalp\u00eda dH = dQ + Vdp\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/laws-of-thermodynamics\/first-law-of-thermodynamics\/first-law-in-terms-of-enthalpy-dh-dq-vdp\/\"><span>primera ley de la termodin\u00e1mica en t\u00e9rminos de entalp\u00eda<\/span><\/a><\/strong><span>\u00a0:<\/span><\/p>\n<p><strong><span>dH = dQ + Vdp<\/span><\/strong><\/p>\n<p><strong><span>o<\/span><\/strong><\/p>\n<p><strong><span>dH = TdS + Vdp<\/span><\/strong><\/p>\n<p><strong><span>Proceso isentr\u00f3pico (dQ = 0):<\/span><\/strong><\/p>\n<p><strong><span>dH = Vdp \u2192 W = H\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>2<\/span><\/sub><\/strong><strong><span>\u00a0&#8211; H\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>1<\/span><\/sub><\/strong><strong>\u00a0 \u00a0\u00a0<\/strong><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-50 lgc-tablet-grid-50 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Proceso isob\u00e1rico<\/span><\/h2>\n<p><span>Un\u00a0<\/span><a title=\"Proceso isob\u00e1rico\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-el-proceso-isobarico-definicion\/\"><strong><span>proceso isob\u00e1rico<\/span><\/strong><\/a><span>\u00a0es un\u00a0<\/span><a title=\"Procesos termodin\u00e1micos.\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-el-proceso-termodinamico-definicion\/\"><span>proceso termodin\u00e1mico<\/span><\/a><span>\u00a0, en el cual la\u00a0<\/span><a title=\"\u00bfQu\u00e9 es la presi\u00f3n? - F\u00edsica\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/thermodynamic-properties\/what-is-pressure-physics\/\"><strong><span>presi\u00f3n<\/span><\/strong><\/a><span>\u00a0del sistema\u00a0<\/span><strong><span>permanece constante<\/span><\/strong><span>\u00a0(p = const).\u00a0La transferencia de calor dentro o fuera del sistema funciona, pero tambi\u00e9n cambia la energ\u00eda interna del sistema.<\/span><\/p>\n<p><span>Dado que hay cambios en\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-la-energia-interna-energia-termica-definicion\/\"><span>la energ\u00eda interna<\/span><\/a><span>\u00a0(dU) y cambios en el volumen del sistema (\u2206V), los ingenieros a menudo usan la\u00a0<\/span><a title=\"\u00bfQu\u00e9 es la entalp\u00eda?\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/what-is-energy-physics\/what-is-enthalpy\/\"><strong><span>entalp\u00eda<\/span><\/strong><\/a><span>\u00a0del sistema, que se define como:<\/span><\/p>\n<p><em><strong><span>H = U + pV<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n<p><strong><span>Proceso isob\u00e1rico y la primera ley<\/span><\/strong><\/p>\n<p><span>La forma cl\u00e1sica de la\u00a0<\/span><a title=\"Primera ley de la termodin\u00e1mica\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-la-primera-ley-de-la-termodinamica-definicion\/\"><span>primera ley de la termodin\u00e1mica<\/span><\/a><span>\u00a0es la siguiente ecuaci\u00f3n:<\/span><\/p>\n<p><strong><span>dU = dQ &#8211; dW<\/span><\/strong><\/p>\n<p><span>En esta ecuaci\u00f3n, dW es igual a\u00a0<\/span><strong><span>dW = pdV<\/span><\/strong><span>\u00a0y se conoce como el\u00a0<\/span><a title=\"p\u0394V Work - Trabajo de l\u00edmite y V\u0394p Work\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/laws-of-thermodynamics\/first-law-of-thermodynamics\/p%ce%b4v-work-boundary-work-and-v%ce%b4p-work\/\"><span>trabajo l\u00edmite<\/span><\/a><span>\u00a0.\u00a0En un proceso isob\u00e1rico y el gas ideal,\u00a0<\/span><strong><span>parte del calor agregado<\/span><\/strong><span>\u00a0al sistema se utilizar\u00e1 para\u00a0<\/span><strong><span>hacer el trabajo<\/span><\/strong><span>\u00a0y\u00a0<\/span><strong><span>parte del calor<\/span><\/strong><span>\u00a0agregado aumentar\u00e1 la\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-la-energia-interna-energia-termica-definicion\/\"><strong><span>energ\u00eda interna<\/span><\/strong><\/a><span>\u00a0(aumentar\u00e1 la temperatura).\u00a0Por lo tanto, es conveniente utilizar la\u00a0<\/span><strong><span>entalp\u00eda en<\/span><\/strong><span>\u00a0lugar de la energ\u00eda interna.<\/span><\/p>\n<p><strong><span>Proceso isob\u00e1rico (Vdp = 0):<\/span><\/strong><\/p>\n<p><strong><span>dH = dQ \u2192 Q = H\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>2<\/span><\/sub><\/strong><strong><span>\u00a0&#8211; H\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>1<\/span><\/sub><\/strong><\/p>\n<p><strong><span>En una entrop\u00eda constante<\/span><\/strong><span>\u00a0, es decir, en un proceso isentr\u00f3pico, el\u00a0<\/span><strong><span>cambio de entalp\u00eda<\/span><\/strong><span>\u00a0es igual al\u00a0<\/span><strong><span>trabajo del proceso de flujo<\/span><\/strong><span>\u00a0realizado en o por el sistema.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Ciclo de Rankine &#8211; pV, diagrama Ts<\/span><\/h2>\n<figure id=\"attachment_17781\" class=\"wp-caption alignright\" aria-describedby=\"caption-attachment-17781\"><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Rankine-Cycle-Ts-diagram.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"wp-image-17781 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Rankine-Cycle-Ts-diagram.png\" alt=\"Ciclo Rankine - Diagrama Ts\" width=\"450\" height=\"415\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Rankine-Cycle-Ts-diagram.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-17781\" class=\"wp-caption-text\"><span>Ciclo de Rankine &#8211; diagrama Ts<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<p><span>El\u00a0<\/span><strong><span>ciclo de Rankine a<\/span><\/strong><span>\u00a0menudo se representa en un diagrama de volumen de presi\u00f3n (diagrama\u00a0<\/span><strong><span>pV<\/span><\/strong><span>\u00a0) y en un diagrama de temperatura-entrop\u00eda (\u00a0<\/span><strong><span>diagrama Ts<\/span><\/strong><span>\u00a0).<\/span><\/p>\n<p><span>Cuando se trazan en un\u00a0<\/span><strong><span>diagrama de volumen de presi\u00f3n<\/span><\/strong><span>\u00a0, los procesos isob\u00e1ricos siguen las l\u00edneas isob\u00e1ricas para el gas (las l\u00edneas horizontales), los procesos adiab\u00e1ticos se mueven entre estas l\u00edneas horizontales y el \u00e1rea delimitada por la ruta completa del ciclo representa el\u00a0<\/span><strong><span>trabajo total<\/span><\/strong><span>\u00a0que se puede hacer durante uno ciclo.<\/span><\/p>\n<p><span>El\u00a0<\/span><strong><span>diagrama de temperatura-entrop\u00eda<\/span><\/strong><span>\u00a0(\u00a0<strong>diagrama<\/strong>\u00a0Ts) en el que el estado termodin\u00e1mico se especifica mediante un punto en un gr\u00e1fico con\u00a0<\/span><a title=\"Entrop\u00eda Espec\u00edfica\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/what-is-energy-physics\/what-is-entropy\/specific-entropy\/\"><span>entrop\u00eda espec\u00edfica<\/span><\/a><span>\u00a0(s) como eje horizontal y\u00a0<\/span><a title=\"Escala Kelvin - Temperatura absoluta\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/thermodynamic-properties\/what-is-temperature-physics\/kelvin-scale-absolute-temperature\/\"><span>temperatura absoluta<\/span><\/a><span>\u00a0(T) como eje vertical.\u00a0Los diagramas Ts son una herramienta \u00fatil y com\u00fan, particularmente porque ayuda a visualizar la\u00a0<\/span><strong><span>transferencia de calor<\/span><\/strong><span>\u00a0durante un proceso.\u00a0Para procesos reversibles (ideales), el \u00e1rea bajo la curva Ts de un proceso es el\u00a0<\/span><strong><span>calor transferido<\/span><\/strong><span>\u00a0al sistema durante ese proceso.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Eficiencia t\u00e9rmica del ciclo de Rankine<\/span><\/h2>\n<p><span>En general, la\u00a0<a title=\"Eficiencia t\u00e9rmica\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-la-eficiencia-termica-definicion\/\"><strong>eficiencia t\u00e9rmica<\/strong><\/a><a title=\"Eficiencia t\u00e9rmica\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-la-eficiencia-termica-definicion\/\">\u00a0,\u00a0<\/a><a title=\"Eficiencia t\u00e9rmica\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-la-eficiencia-termica-definicion\/\"><strong><em>\u03b7\u00a0<\/em><\/strong><\/a><a title=\"Eficiencia t\u00e9rmica\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-la-eficiencia-termica-definicion\/\"><strong><em><sub>\u00ba<\/sub><\/em><\/strong><\/a>\u00a0, de cualquier motor de calor se define como la relaci\u00f3n de la\u00a0<a href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-el-trabajo-en-termodinamica-definicion\/\">obra<\/a>\u00a0lo hace,\u00a0<strong>W<\/strong>\u00a0, para el\u00a0<a href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-el-calor-en-la-fisica-calor-definicion\/\">calor<\/a>\u00a0de entrada a la alta temperatura, Q\u00a0<sub>H<\/sub>\u00a0.<\/span><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/thermal-efficiency-formula-1.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-16945 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/thermal-efficiency-formula-1.png\" alt=\"f\u00f3rmula de eficiencia t\u00e9rmica - 1\" width=\"125\" height=\"82\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/thermal-efficiency-formula-1.png\" \/><\/a><\/p>\n<p><span>La\u00a0<\/span><strong><span>eficiencia t\u00e9rmica<\/span><\/strong><span>\u00a0,\u00a0<\/span><strong><em><span>\u03b7\u00a0<\/span><\/em><\/strong><strong><em><sub><span>th<\/span><\/sub><\/em><\/strong><span>\u00a0, representa la fracci\u00f3n de\u00a0<\/span><strong><span>calor<\/span><\/strong><span>\u00a0,\u00a0<\/span><strong><span>Q\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>H<\/span><\/sub><\/strong><span>\u00a0, que se convierte\u00a0<\/span><strong><span>en trabajo<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Dado que la energ\u00eda se conserva de acuerdo con la\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-la-primera-ley-de-la-termodinamica-definicion\/\"><strong><span>primera ley de la termodin\u00e1mica<\/span><\/strong><\/a><span>\u00a0y la energ\u00eda no se puede convertir para trabajar por completo, la entrada de calor, Q\u00a0<\/span><sub><span>H<\/span><\/sub><span>\u00a0, debe ser igual al trabajo realizado, W, m\u00e1s el calor que se debe disipar como\u00a0<\/span><strong><span>calor residual Q\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>C<\/span><\/sub><\/strong><span>\u00a0en el ambiente.\u00a0Por lo tanto, podemos reescribir la f\u00f3rmula para la eficiencia t\u00e9rmica como:<\/span><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/thermal-efficiency-formula-2.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-16944 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/thermal-efficiency-formula-2.png\" alt=\"f\u00f3rmula de eficiencia t\u00e9rmica - 2\" width=\"352\" height=\"83\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/thermal-efficiency-formula-2.png\" \/><\/a><\/p>\n<p><span>Esta es una f\u00f3rmula muy \u00fatil, pero aqu\u00ed expresamos la eficiencia t\u00e9rmica utilizando la primera ley en t\u00e9rminos de\u00a0<\/span><a title=\"\u00bfQu\u00e9 es la entalp\u00eda?\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/what-is-energy-physics\/what-is-enthalpy\/\"><span>entalp\u00eda<\/span><\/a><span>\u00a0.<\/span><\/p>\n<figure id=\"attachment_17781\" class=\"wp-caption alignright\" aria-describedby=\"caption-attachment-17781\"><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Rankine-Cycle-Ts-diagram.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-17781 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Rankine-Cycle-Ts-diagram-300x276.png\" alt=\"Ciclo Rankine - Diagrama Ts\" width=\"300\" height=\"276\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Rankine-Cycle-Ts-diagram-300x276.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-17781\" class=\"wp-caption-text\"><span>Ciclo de Rankine &#8211; diagrama Ts<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<p><span>T\u00edpicamente, la mayor\u00eda de\u00a0<\/span><strong><span>las centrales nucleares<\/span><\/strong><span>\u00a0opera\u00a0<\/span><strong><span>turbinas de vapor de condensaci\u00f3n de etapas m\u00faltiples<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0En estas turbinas, la etapa de alta presi\u00f3n recibe\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-steam-propiedades-de-steam-definicion\/\"><span>vapor<\/span><\/a><span>\u00a0(este vapor es vapor casi saturado &#8211; x = 0.995 &#8211; punto C en la figura;\u00a0<\/span><strong><span>6 MPa<\/span><\/strong><span>\u00a0; 275.6 \u00b0 C) desde un generador de vapor y lo expulsa al separador-recalentador de humedad (punto D )\u00a0El vapor debe recalentarse para evitar da\u00f1os que puedan ocasionar a las aspas de la turbina de vapor el vapor de\u00a0<\/span><a title=\"Calidad de vapor - Fracci\u00f3n de sequedad\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/materials-nuclear-engineering\/properties-steam-what-is-steam\/vapor-quality-dryness-fraction\/\"><span>baja calidad<\/span><\/a><span>\u00a0.\u00a0El recalentador calienta el vapor (punto D) y luego el vapor se dirige a la etapa de baja presi\u00f3n de la turbina de vapor, donde se expande (punto E a F).\u00a0El vapor agotado se condensa en el condensador y est\u00e1 a una presi\u00f3n muy por debajo de la atmosf\u00e9rica (presi\u00f3n absoluta de<\/span><strong><span>0.008 MPa<\/span><\/strong><span>\u00a0), y est\u00e1 en un estado parcialmente condensado (punto F), t\u00edpicamente de una calidad cercana al 90%.<\/span><\/p>\n<p><span>En este caso, los generadores de vapor, la turbina de vapor, los condensadores y las bombas de agua de alimentaci\u00f3n constituyen un motor t\u00e9rmico, sujeto a las limitaciones de eficiencia impuestas por la\u00a0<a title=\"Segunda ley de la termodin\u00e1mica\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-la-segunda-ley-de-la-termodinamica-definicion\/\"><strong>segunda ley de la termodin\u00e1mica<\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0En el caso ideal (sin fricci\u00f3n, procesos reversibles, dise\u00f1o perfecto), este motor t\u00e9rmico tendr\u00eda una\u00a0<a title=\"Eficiencia de Carnot - Eficiencia de Carnot Heat Engine\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/laws-of-thermodynamics\/second-law-of-thermodynamics\/carnot-efficiency-efficiency-of-carnot-heat-engine\/\">eficiencia<\/a>\u00a0de\u00a0<a title=\"Eficiencia de Carnot - Eficiencia de Carnot Heat Engine\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/laws-of-thermodynamics\/second-law-of-thermodynamics\/carnot-efficiency-efficiency-of-carnot-heat-engine\/\">Carnot<\/a>\u00a0de<\/span><\/p>\n<p><span>= 1 &#8211; T\u00a0<\/span><sub><span>fr\u00edo<\/span><\/sub><span>\u00a0\/ T\u00a0<\/span><sub><span>caliente<\/span><\/sub><span>\u00a0= 1 &#8211; 315\/549 = 42.6%<\/span><\/p>\n<p><span>donde la temperatura del dep\u00f3sito caliente es de 275.6 \u00b0 C (548.7K), la temperatura del dep\u00f3sito fr\u00edo es de 41.5 \u00b0 C (314.7K).\u00a0Pero la central nuclear es el\u00a0<\/span><strong><span>motor t\u00e9rmico real<\/span><\/strong><span>\u00a0, en el que los procesos termodin\u00e1micos son de alguna manera irreversibles.\u00a0No se hacen infinitamente lento.\u00a0En dispositivos reales (como turbinas, bombas y compresores) una fricci\u00f3n mec\u00e1nica y p\u00e9rdidas de calor causan p\u00e9rdidas adicionales de eficiencia.<\/span><\/p>\n<p><span>Para calcular la\u00a0<\/span><strong><span>eficiencia t\u00e9rmica<\/span><\/strong><span>\u00a0del\u00a0<\/span><strong><span>ciclo de Rankine<\/span><\/strong><span>\u00a0m\u00e1s simple\u00a0(sin recalentamiento), los ingenieros utilizan la\u00a0<\/span><a title=\"Primera ley en t\u00e9rminos de entalp\u00eda dH = dQ + Vdp\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/laws-of-thermodynamics\/first-law-of-thermodynamics\/first-law-in-terms-of-enthalpy-dh-dq-vdp\/\"><strong><span>primera ley de la termodin\u00e1mica en t\u00e9rminos de entalp\u00eda en<\/span><\/strong><\/a><span>\u00a0lugar de en t\u00e9rminos de energ\u00eda interna.<\/span><\/p>\n<p><span>La primera ley en t\u00e9rminos de entalp\u00eda es:<\/span><\/p>\n<p><em><strong><span>dH = dQ + Vdp<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n<p><span>En esta ecuaci\u00f3n, el t\u00e9rmino\u00a0<\/span><strong><em><span>Vdp<\/span><\/em><\/strong><span>\u00a0es un\u00a0<\/span><strong><span>proceso de flujo de trabajo.\u00a0<\/span><\/strong><span>Este trabajo, \u00a0\u00a0<\/span><strong><em><span>Vdp<\/span><\/em><\/strong><span>\u00a0, se utiliza para\u00a0<\/span><strong><span>sistemas de flujo abierto<\/span><\/strong><span>\u00a0como una\u00a0<\/span><strong><span>turbina<\/span><\/strong><span>\u00a0o una\u00a0<\/span><strong><span>bomba<\/span><\/strong><span>\u00a0en la que hay un\u00a0<\/span><strong><span>&#8220;dp&#8221;<\/span><\/strong><span>\u00a0, es decir, un cambio de presi\u00f3n.\u00a0No hay cambios en el\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/fluid-dynamics\/control-volume-control-volume-analysis\/\"><span>volumen de control<\/span><\/a><span>\u00a0.\u00a0Como puede verse, esta forma de ley\u00a0<\/span><strong><span>simplifica la descripci\u00f3n de la transferencia de energ\u00eda<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0<\/span><strong><span>A presi\u00f3n constante<\/span><\/strong><span>\u00a0, el\u00a0<\/span><strong><span>cambio de entalp\u00eda<\/span><\/strong><span>\u00a0es igual a la\u00a0<\/span><strong><span>energ\u00eda<\/span><\/strong><span>\u00a0transferida del ambiente a trav\u00e9s del calentamiento:<\/span><\/p>\n<p><strong><span>Proceso isob\u00e1rico (Vdp = 0):<\/span><\/strong><\/p>\n<p><strong><span>dH = dQ \u2192 Q = H\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>2<\/span><\/sub><\/strong><strong><span>\u00a0&#8211; H\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>1<\/span><\/sub><\/strong><\/p>\n<p><strong><span>En una entrop\u00eda constante<\/span><\/strong><span>\u00a0, es decir, en un proceso isentr\u00f3pico, el\u00a0<\/span><strong><span>cambio de entalp\u00eda<\/span><\/strong><span>\u00a0es igual al\u00a0<\/span><strong><span>trabajo del proceso de flujo<\/span><\/strong><span>\u00a0realizado en o por el sistema:<\/span><\/p>\n<p><strong><span>Proceso isentr\u00f3pico (dQ = 0):<\/span><\/strong><\/p>\n<p><strong><span>dH = Vdp \u2192 W = H\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>2<\/span><\/sub><\/strong><strong><span>\u00a0&#8211; H\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>1<\/span><\/sub><\/strong><\/p>\n<p><span>Es obvio, ser\u00e1 muy \u00fatil en el an\u00e1lisis de los dos ciclos termodin\u00e1micos utilizados en la ingenier\u00eda de energ\u00eda, es decir, en el ciclo de Brayton y el ciclo de Rankine.<\/span><\/p>\n<p><span>La\u00a0<\/span><strong><span>entalp\u00eda<\/span><\/strong><span>\u00a0se puede convertir en una\u00a0variable\u00a0<\/span><strong><span>intensiva<\/span><\/strong><span>\u00a0o\u00a0<\/span><strong><span>espec\u00edfica<\/span><\/strong><span>\u00a0dividi\u00e9ndola por la\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/thermodynamic-properties\/what-is-mass-and-weight\/what-is-mass\/\"><span>masa<\/span><\/a><span>\u00a0.\u00a0<\/span><strong><span>Los ingenieros usan la\u00a0<\/span><\/strong><strong><span>entalp\u00eda espec\u00edfica<\/span><\/strong><span>\u00a0en el an\u00e1lisis termodin\u00e1mico m\u00e1s que la entalp\u00eda misma.\u00a0Se tabula en las\u00a0<\/span><a title=\"Tablas de vapor: propiedades espec\u00edficas del agua y el vapor\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/steam-tables\/\"><strong><span>tablas de vapor<\/span><\/strong><\/a><span>\u00a0junto con\u00a0<\/span><a title=\"\u00bfQu\u00e9 es el volumen espec\u00edfico?\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/thermodynamic-properties\/what-is-specific-volume\/\"><span>un volumen\u00a0<\/span><\/a><a title=\"Energ\u00eda interna espec\u00edfica\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/what-is-energy-physics\/internal-energy-thermal-energy\/specific-internal-energy\/\"><span>espec\u00edfico<\/span><\/a><span>\u00a0y\u00a0<a title=\"Specific Internal Energy\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/what-is-energy-physics\/internal-energy-thermal-energy\/specific-internal-energy\/\">una energ\u00eda interna espec\u00edfica<\/a>\u00a0.\u00a0La eficiencia t\u00e9rmica de dicho ciclo simple de Rankine y en t\u00e9rminos de entalp\u00edas espec\u00edficas ser\u00eda:<\/span><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/thermal-efficiency-rankine-cycle-equation.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-16962 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/thermal-efficiency-rankine-cycle-equation.png\" alt=\"eficiencia t\u00e9rmica del ciclo de Rankine\" width=\"535\" height=\"68\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/thermal-efficiency-rankine-cycle-equation.png\" \/><\/a><\/p>\n<p><span>Es una ecuaci\u00f3n muy simple y para determinar la eficiencia t\u00e9rmica puede usar datos de\u00a0<\/span><strong><span>tablas de vapor<\/span><\/strong><span>\u00a0.<\/span><\/p>\n<figure id=\"attachment_16961\" class=\"wp-caption alignright\" aria-describedby=\"caption-attachment-16961\"><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/thermal-efficiency-engines-turbines-min.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"wp-image-16961 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/thermal-efficiency-engines-turbines-min.png\" alt=\"Takaishi, Tatsuo;  Numata, Akira;  Nakano, Ryouji;  Sakaguchi, Katsuhiko (marzo de 2008).\" width=\"452\" height=\"334\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/thermal-efficiency-engines-turbines-min.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-16961\" class=\"wp-caption-text\"><span>Takaishi, Tatsuo;\u00a0Numata, Akira;\u00a0Nakano, Ryouji;\u00a0Sakaguchi, Katsuhiko (marzo de 2008).\u00a0&#8220;Enfoque para motores diesel y de gas de alta eficiencia&#8221; (PDF).\u00a0Revisi\u00f3n t\u00e9cnica de Mitsubishi Heavy Industries.\u00a045 (1).\u00a0Consultado el 4 de febrero de 2011.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<p><span>En las centrales nucleares modernas, la eficiencia t\u00e9rmica general es de aproximadamente\u00a0<\/span><strong><span>un tercio<\/span><\/strong><span>\u00a0(33%), por lo\u00a0que se necesitan\u00a0<\/span><strong><span>3000 MWth<\/span><\/strong><span>\u00a0de energ\u00eda t\u00e9rmica de la reacci\u00f3n de fisi\u00f3n para generar\u00a0<\/span><strong><span>1000 MWe<\/span><\/strong><span>\u00a0de energ\u00eda el\u00e9ctrica.\u00a0La raz\u00f3n radica en una temperatura de vapor relativamente baja (\u00a0<\/span><strong><span>6 MPa<\/span><\/strong><span>\u00a0; 275.6 \u00b0 C).\u00a0Se pueden lograr mayores eficiencias aumentando la\u00a0<\/span><strong><span>temperatura<\/span><\/strong><span>del vapor\u00a0Pero esto requiere un aumento de las presiones dentro de las calderas o generadores de vapor.\u00a0Sin embargo, las consideraciones metal\u00fargicas ponen l\u00edmites superiores a tales presiones.\u00a0En comparaci\u00f3n con otras fuentes de energ\u00eda, la eficiencia t\u00e9rmica del 33% no es mucho.\u00a0Pero debe tenerse en cuenta que las centrales nucleares son mucho m\u00e1s complejas que las centrales de combustibles f\u00f3siles y es mucho m\u00e1s f\u00e1cil quemar combustibles f\u00f3siles que generar energ\u00eda a partir de combustibles nucleares.\u00a0Las plantas de energ\u00eda de combustible f\u00f3sil subcr\u00edtico, que funcionan bajo\u00a0<\/span><a title=\"Presi\u00f3n cr\u00edtica de agua\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/thermodynamic-properties\/what-is-pressure-physics\/critical-pressure-of-water\/\"><strong><span>presi\u00f3n cr\u00edtica<\/span><\/strong>\u00a0<\/a><span>(es decir, por debajo de 22.1 MPa), pueden lograr una eficiencia de 36 a 40%.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<h2><span>Causas de ineficiencia<\/span><\/h2>\n<p><span>Como se discuti\u00f3, una eficiencia puede variar entre 0 y 1. Cada motor t\u00e9rmico es de alguna manera ineficiente.\u00a0Esta ineficiencia puede atribuirse a tres causas.<\/span><\/p>\n<ul>\n<li><strong><span>Irreversibilidad de los procesos<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Existe un l\u00edmite superior te\u00f3rico general para la eficiencia de la conversi\u00f3n de calor para trabajar en cualquier motor t\u00e9rmico.\u00a0Este l\u00edmite superior se llama\u00a0<\/span><strong><span>eficiencia de Carnot<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Seg\u00fan el\u00a0<\/span><strong><span>principio de Carnot<\/span><\/strong><span>\u00a0, ning\u00fan motor puede ser m\u00e1s eficiente que un motor reversible (\u00a0<\/span><strong><span>un motor t\u00e9rmico de Carnot<\/span><\/strong><span>\u00a0) que opera entre los mismos dep\u00f3sitos de alta temperatura y baja temperatura.\u00a0Por ejemplo, cuando el dep\u00f3sito caliente tiene T\u00a0<\/span><sub><span>caliente<\/span><\/sub><span>\u00a0de 400 \u00b0 C (673K) y T\u00a0<\/span><sub><span>fr\u00edo<\/span><\/sub><span>\u00a0de aproximadamente 20 \u00b0 C (293K), la eficiencia m\u00e1xima (ideal) ser\u00e1: = 1 &#8211; T\u00a0<\/span><sub><span>fr\u00edo<\/span><\/sub><span>\u00a0\/ T\u00a0<\/span><sub><span>caliente<\/span><\/sub><span>\u00a0= 1 &#8211; 293 \/ 673 = 56%.\u00a0Pero todos los procesos termodin\u00e1micos reales son de alguna manera\u00a0<\/span><strong><span>irreversibles.<\/span><\/strong><span>.\u00a0No se hacen infinitamente lento.\u00a0Por lo tanto, los motores t\u00e9rmicos deben tener eficiencias m\u00e1s bajas que los l\u00edmites en su eficiencia debido a la irreversibilidad inherente del ciclo del motor t\u00e9rmico que usan.<\/span><\/li>\n<li><strong><span>Presencia de fricci\u00f3n y p\u00e9rdidas de calor.\u00a0<\/span><\/strong><span>En sistemas termodin\u00e1micos reales o en motores de calor real, una parte de la ineficiencia general del ciclo se debe a las p\u00e9rdidas de los componentes individuales.\u00a0En dispositivos reales (como turbinas, bombas y compresores), una\u00a0<\/span><strong><span>fricci\u00f3n mec\u00e1nica<\/span><\/strong><span>\u00a0,\u00a0<\/span><strong><span>p\u00e9rdidas de calor<\/span><\/strong><span>\u00a0y p\u00e9rdidas en el proceso de combusti\u00f3n causan p\u00e9rdidas adicionales de eficiencia.<\/span><\/li>\n<li><strong><span>Ineficiencia de dise\u00f1o<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Finalmente, la \u00faltima y tambi\u00e9n importante fuente de ineficiencias son los\u00a0<\/span><strong><span>compromisos<\/span><\/strong><span>\u00a0asumidos por los\u00a0<\/span><strong><span>ingenieros<\/span><\/strong><span>\u00a0al dise\u00f1ar un motor t\u00e9rmico (por ejemplo, una central el\u00e9ctrica).\u00a0Deben considerar el costo y otros factores en el dise\u00f1o y operaci\u00f3n del ciclo.\u00a0Como ejemplo, considere un dise\u00f1o del\u00a0<\/span><strong><span>condensador<\/span><\/strong><span>\u00a0en las centrales t\u00e9rmicas.\u00a0Idealmente, el vapor extra\u00eddo al condensador no tendr\u00eda\u00a0<\/span><strong><span>subenfriamiento<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Pero los condensadores reales est\u00e1n dise\u00f1ados para subenfriar el l\u00edquido unos pocos grados cent\u00edgrados para evitar la\u00a0<\/span><a title=\"Cavitaci\u00f3n de succi\u00f3n\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/fluid-dynamics\/centrifugal-pumps\/cavitation\/suction-cavitation\/\"><strong><span>cavitaci\u00f3n por succi\u00f3n<\/span><\/strong><\/a><span>\u00a0en las bombas de condensado.\u00a0Pero, este subenfriamiento aumenta la ineficiencia del ciclo, porque se necesita m\u00e1s energ\u00eda para recalentar el agua.<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Mejora de la eficiencia t\u00e9rmica &#8211; Ciclo Rankine<\/span><\/h2>\n<p><span>Existen varios m\u00e9todos, \u00bfc\u00f3mo puede mejorar la eficiencia t\u00e9rmica del ciclo de Rankine?\u00a0Suponiendo que la temperatura m\u00e1xima est\u00e1 limitada por la presi\u00f3n dentro del recipiente a presi\u00f3n del reactor, estos m\u00e9todos son:<\/span><\/p>\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-accordion\">\n<div class=\"su-spoiler su-spoiler-style-default su-spoiler-icon-plus su-spoiler-closed\">\n<ul>\n<li class=\"su-spoiler-title\" tabindex=\"0\" role=\"button\"><span>Presiones de caldera y condensador<\/span><\/li>\n<li class=\"su-spoiler-title\" tabindex=\"0\" role=\"button\"><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Steam-Generator-steam-parameters.png\"><span style=\"color: #333333;\">Sobrecalentamiento y recalentamiento<\/span><\/a><\/li>\n<li tabindex=\"0\" role=\"button\">Regeneraci\u00f3n de calor<\/li>\n<li tabindex=\"0\" role=\"button\">Ciclo supercr\u00edtico de Rankine<\/li>\n<\/ul>\n<\/div>\n<div class=\"su-spoiler su-spoiler-style-default su-spoiler-icon-plus su-spoiler-closed\">\n<div class=\"su-spoiler-content su-clearfix\"><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-60 lgc-tablet-grid-60 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<h2><span>Eficiencia isentr\u00f3pica: turbina, bomba<\/span><\/h2>\n<p><span>En cap\u00edtulos anteriores supusimos que la expansi\u00f3n del vapor es isentr\u00f3pica y, por lo tanto, usamos T\u00a0<\/span><sub><span>4,<\/span><\/sub><span>\u00a0\u00a0como la temperatura de salida del gas.\u00a0Estos supuestos solo son aplicables con ciclos ideales.<\/span><\/p>\n<p><span>La mayor\u00eda de los dispositivos de flujo constante (turbinas, compresores, boquillas) funcionan en condiciones adiab\u00e1ticas, pero no son realmente isentr\u00f3picos, sino que est\u00e1n idealizados como isentr\u00f3picos para fines de c\u00e1lculo.\u00a0Definimos los par\u00e1metros\u00a0<\/span><strong><em><span>\u03b7\u00a0<\/span><\/em><\/strong><strong><em><sub><span>T<\/span><\/sub><\/em><\/strong><strong><em><span>\u00a0,\u00a0<\/span><\/em><\/strong>\u00a0<strong><em><span>\u03b7\u00a0<\/span><\/em><\/strong><strong><em><sub><span>P<\/span><\/sub><\/em><\/strong><strong><em><span>\u00a0, \u03b7\u00a0<\/span><\/em><\/strong><strong><em><sub><span>N<\/span><\/sub><\/em><\/strong><strong><em><span>\u00a0,<\/span><\/em><\/strong><span>\u00a0como una relaci\u00f3n entre el trabajo real realizado por el dispositivo y el trabajo del dispositivo cuando se opera en condiciones isentr\u00f3picas (en el caso de una turbina).\u00a0Esta relaci\u00f3n se conoce como la\u00a0<\/span><a title=\"Eficiencia isentr\u00f3pica - Turbina \/ Compresor \/ Boquilla\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/thermodynamic-processes\/isentropic-process\/isentropic-efficiency-turbinecompressornozzle\/\"><strong><span>eficiencia de<\/span><\/strong><\/a><span>\u00a0la\u00a0<a title=\"Eficiencia isentr\u00f3pica - Turbina \/ Compresor \/ Boquilla\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/thermodynamic-processes\/isentropic-process\/isentropic-efficiency-turbinecompressornozzle\/\"><strong>turbina isentr\u00f3pica \/ bomba \/ boquilla<\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0Estos par\u00e1metros describen qu\u00e9 tan eficientemente una turbina, compresor o boquilla se aproxima a un dispositivo isentr\u00f3pico correspondiente.\u00a0Este par\u00e1metro reduce la eficiencia general y el rendimiento del trabajo.\u00a0Para turbinas, el valor de\u00a0<\/span><strong><em><span>\u03b7\u00a0<\/span><\/em><\/strong><strong><em><sub><span>T<\/span><\/sub><\/em><\/strong><span>\u00a0es t\u00edpicamente de 0.7 a 0.9 (70-90%).<\/span><\/p>\n<p><span>Ver tambi\u00e9n:\u00a0<\/span><a title=\"Proceso isentr\u00f3pico\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-el-proceso-isentropico-definicion\/\"><span>proceso isentr\u00f3pico<\/span><\/a><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Isentropic-Efficiency-turbine-pump.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-17790 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Isentropic-Efficiency-turbine-pump.png\" alt=\"Eficiencia isentr\u00f3pica - turbina - bomba\" width=\"567\" height=\"365\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Isentropic-Efficiency-turbine-pump.png\" \/><\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-40 lgc-tablet-grid-40 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\"><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Isentropic-vs.-adiabatic-compression.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-medium wp-image-17268 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Isentropic-vs.-adiabatic-compression-274x300.png\" alt=\"Compresi\u00f3n isentr\u00f3pica versus adiab\u00e1tica\" width=\"274\" height=\"300\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Isentropic-vs.-adiabatic-compression-274x300.png\" \/><\/a><\/p>\n<figure id=\"attachment_17267\" class=\"wp-caption aligncenter\" aria-describedby=\"caption-attachment-17267\"><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Isentropic-vs.-adiabatic-expansion.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-17267 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Isentropic-vs.-adiabatic-expansion-276x300.png\" alt=\"Expansi\u00f3n isentr\u00f3pica versus adiab\u00e1tica\" width=\"276\" height=\"300\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Isentropic-vs.-adiabatic-expansion-276x300.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-17267\" class=\"wp-caption-text\"><span>El proceso isentr\u00f3pico es un caso especial de procesos adiab\u00e1ticos.\u00a0Es un proceso adiab\u00e1tico reversible.\u00a0Un proceso isentr\u00f3pico tambi\u00e9n se puede llamar un proceso de entrop\u00eda constante.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Ciclo de Rankine: problema con la soluci\u00f3n<\/span><\/h2>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Rankine-Cycle-scheme.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright size-full wp-image-17771 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Rankine-Cycle-scheme.png\" alt=\"Ciclo Rankine\" width=\"300\" height=\"450\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Rankine-Cycle-scheme.png\" \/><\/a><span>Supongamos el\u00a0<\/span><strong><span>ciclo de Rankine<\/span><\/strong><span>\u00a0, que es uno de los\u00a0<\/span><strong><span>ciclos termodin\u00e1micos<\/span><\/strong><span>\u00a0m\u00e1s comunes\u00a0en las centrales t\u00e9rmicas.\u00a0En este caso, suponga un ciclo simple sin recalentamiento y sin turbina de vapor de condensaci\u00f3n funcionando con\u00a0<\/span><a title=\"Vapor seco\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/materials-nuclear-engineering\/properties-steam-what-is-steam\/dry-steam\/\"><span>vapor saturado<\/span><\/a><span>\u00a0\u00a0(vapor seco).\u00a0En este caso, la turbina opera en estado estable con condiciones de entrada de 6 MPa, t = 275.6 \u00b0 C, x = 1 (punto 3).\u00a0El vapor sale de esta etapa de la turbina a una presi\u00f3n de 0.008 MPa, 41.5 \u00b0 C yx = ???\u00a0(punto 4).<\/span><\/p>\n<p><span>Calcular:<\/span><\/p>\n<ol>\n<li><span>la calidad del vapor del vapor de salida<\/span><\/li>\n<li><span>la diferencia de entalp\u00eda entre estos dos estados (3 \u2192 4), que corresponde al trabajo realizado por el vapor, W\u00a0<\/span><sub><span>T<\/span><\/sub><span>\u00a0.<\/span><\/li>\n<li><span>la diferencia de entalp\u00eda entre estos dos estados (1 \u2192 2), que corresponde a la labor realizada por las bombas, W\u00a0<\/span><sub><span>P<\/span><\/sub><span>\u00a0.<\/span><\/li>\n<li><span>La diferencia de entalp\u00eda entre estos dos estados (2 \u2192 3), que corresponde al calor neto agregado en el generador de vapor<\/span><\/li>\n<li><span>la eficiencia termodin\u00e1mica de este ciclo y compare este valor con la eficiencia de Carnot<\/span><\/li>\n<\/ol>\n<p><span>1)<\/span><\/p>\n<p><span>Como no conocemos la calidad exacta del vapor del vapor de salida, tenemos que determinar este par\u00e1metro.\u00a0El estado 4 est\u00e1 fijado por la presi\u00f3n\u00a0<\/span><strong><span>p\u00a0<\/span><sub><span>4<\/span><\/sub><span>\u00a0= 0.008 MPa<\/span><\/strong><span>\u00a0y el hecho de que la\u00a0<\/span><a title=\"Entrop\u00eda Espec\u00edfica\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/what-is-energy-physics\/what-is-entropy\/specific-entropy\/\"><span>entrop\u00eda espec\u00edfica<\/span><\/a><span>\u00a0es constante para la expansi\u00f3n isentr\u00f3pica (s\u00a0<\/span><sub><span>3<\/span><\/sub><span>\u00a0= s\u00a0<\/span><sub><span>4<\/span><\/sub><span>\u00a0= 5.89\u00a0<\/span><em><span>kJ \/ kgK para 6 MPa<\/span><\/em><span>\u00a0).\u00a0La entrop\u00eda espec\u00edfica del agua l\u00edquida saturada (x = 0) y el vapor seco (x = 1) puede seleccionarse de\u00a0<\/span><a title=\"Tablas de vapor: propiedades espec\u00edficas del agua y el vapor\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/steam-tables\/\"><span>las tablas de vapor<\/span><\/a><span>\u00a0.\u00a0En caso de vapor h\u00famedo, la entrop\u00eda real se puede calcular con la calidad del vapor,\u00a0<\/span><em><span>x,<\/span><\/em><span>\u00a0y las entrop\u00edas espec\u00edficas de agua l\u00edquida saturada y vapor seco:<\/span><\/p>\n<p><em><span>s\u00a0<\/span><\/em><em><sub><span>4<\/span><\/sub><\/em><em><span>\u00a0= s\u00a0<\/span><\/em><em><sub><span>v<\/span><\/sub><\/em><em><span>\u00a0x + (1 &#8211; x) s\u00a0<\/span><\/em><em><sub><span>l<\/span><\/sub><\/em><em>\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0<\/em><\/p>\n<p><em><span>d\u00f3nde<\/span><\/em><\/p>\n<p><em><span>s\u00a0<\/span><\/em><em><sub><span>4<\/span><\/sub><\/em><em><span>\u00a0= entrop\u00eda de vapor h\u00famedo (J \/ kg K) =<\/span><\/em><span>\u00a05.89\u00a0<\/span><em><span>kJ \/ kgK<\/span><\/em><\/p>\n<p><em><span>s\u00a0<\/span><\/em><em><sub><span>v<\/span><\/sub><\/em><em><span>\u00a0= entrop\u00eda de vapor &#8220;seco&#8221; (J \/ kg K) = 8.227 kJ \/ kgK (para 0.008 MPa)<\/span><\/em><\/p>\n<p><em><span>s\u00a0<\/span><\/em><em><sub><span>l<\/span><\/sub><\/em><em><span>\u00a0= entrop\u00eda de agua l\u00edquida saturada (J \/ kg K) = 0.592 kJ \/ kgK (para 0.008 MPa)<\/span><\/em><\/p>\n<p><span>De esta ecuaci\u00f3n, la calidad del vapor es:<\/span><\/p>\n<p><span>x\u00a0<\/span><sub><span>4<\/span><\/sub><span>\u00a0= (\u00a0<\/span><em><span>s\u00a0<\/span><\/em><em><sub><span>4<\/span><\/sub><\/em><em><span>\u00a0&#8211; s\u00a0<\/span><\/em><em><sub><span>l<\/span><\/sub><\/em><span>\u00a0) \/ (\u00a0<\/span><em><span>s\u00a0<\/span><\/em><em><sub><span>v<\/span><\/sub><\/em><em><span>\u00a0&#8211; s\u00a0<\/span><\/em><em><sub><span>l<\/span><\/sub><\/em><span>\u00a0) = (5.89 &#8211; 0.592) \/ (8.227 &#8211; 0.592) = 0.694 = 69.4%<\/span><\/p>\n<p><span>2)<\/span><\/p>\n<p><span>La entalp\u00eda para el estado 3 puede seleccionarse directamente de las mesas de vapor, mientras que la entalp\u00eda para el estado 4 debe calcularse utilizando la calidad del vapor:<\/span><\/p>\n<p><em><span>h\u00a0<\/span><\/em><em><sub><span>3, v<\/span><\/sub><\/em><em><span>\u00a0=<\/span><\/em><span>\u00a02785 kJ \/ kg<\/span><\/p>\n<p><em><span>h\u00a0<\/span><\/em><em><sub><span>4, h\u00famedo<\/span><\/sub><\/em><em><span>\u00a0= h\u00a0<\/span><\/em><em><sub><span>4, v<\/span><\/sub><\/em><em><span>\u00a0x + (1 &#8211; x) h\u00a0<\/span><\/em><em><sub><span>4, l<\/span><\/sub><\/em><span>\u00a0\u00a0= 2576.\u00a00.694 + (1 &#8211; 0.694).\u00a0174 = 1787 + 53,2 = 1840 kJ \/ kg<\/span><\/p>\n<p><span>Entonces el trabajo realizado por el vapor, W\u00a0<\/span><sub><span>T,<\/span><\/sub><span>\u00a0es<\/span><\/p>\n<p><strong><span>W\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>T<\/span><\/sub><\/strong><span>\u00a0= \u0394h =\u00a0<\/span><strong><span>945 kJ \/ kg<\/span><\/strong><\/p>\n<p><strong><span>3)<\/span><\/strong><\/p>\n<p><span>La entalp\u00eda para el estado 1 puede seleccionarse directamente de las mesas de vapor:<\/span><\/p>\n<p><em><span>h\u00a0<\/span><\/em><em><sub><span>1, l<\/span><\/sub><\/em><em><span>\u00a0=<\/span><\/em><span>\u00a0174 kJ \/ kg<\/span><\/p>\n<p><span>El estado 2 est\u00e1 fijado por la presi\u00f3n p\u00a0<\/span><sub><span>2<\/span><\/sub><span>\u00a0= 6.0 MPa y el hecho de que la entrop\u00eda espec\u00edfica es constante para la compresi\u00f3n isentr\u00f3pica (s\u00a0<\/span><sub><span>1<\/span><\/sub><span>\u00a0= s\u00a0<\/span><sub><span>2<\/span><\/sub><span>\u00a0= 0.592\u00a0<\/span><em><span>kJ \/ kgK para 0.008 MPa<\/span><\/em><span>\u00a0).\u00a0Para esta entrop\u00eda s\u00a0<\/span><sub><span>2<\/span><\/sub><span>\u00a0=\u00a0<\/span><strong><span>0.592\u00a0<\/span><em><span>kJ \/ kgK<\/span><\/em><\/strong><span>\u00a0y p\u00a0<\/span><sub><span>2<\/span><\/sub><span>\u00a0= 6.0 MPa encontramos\u00a0<\/span><strong><em><span>h\u00a0<\/span><\/em><\/strong><strong><em><sub><span>2, subenfriado<\/span><\/sub><\/em><\/strong><span>\u00a0en tablas de vapor para agua comprimida (usando interpolaci\u00f3n entre dos estados).<\/span><\/p>\n<p><strong><em><span>h\u00a0<\/span><\/em><\/strong><strong><em><sub><span>2, subenfriado<\/span><\/sub><\/em><\/strong><strong><em><span>\u00a0=<\/span><\/em><\/strong><strong><span>\u00a0179.7 kJ \/ kg<\/span><\/strong><\/p>\n<p><span>Entonces el trabajo realizado por las bombas, W\u00a0<\/span><sub><span>P,<\/span><\/sub><span>\u00a0es<\/span><\/p>\n<p><strong><span>W\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>P<\/span><\/sub><\/strong><span>\u00a0= \u0394h =\u00a0<\/span><strong><span>5.7 kJ \/ kg<\/span><\/strong><\/p>\n<p><span>4)<\/span><\/p>\n<p><span>La diferencia de entalp\u00eda entre (2 \u2192 3), que corresponde al calor neto agregado en el generador de vapor, es simplemente:<\/span><\/p>\n<p><strong><em><span>Q\u00a0<\/span><\/em><\/strong><strong><em><sub><span>add<\/span><\/sub><\/em><\/strong><em><span>\u00a0= h\u00a0<\/span><\/em><em><sub><span>3, v<\/span><\/sub><\/em><em><span>\u00a0\u00a0&#8211; h\u00a0<\/span><\/em><em><sub><span>2, subenfriado<\/span><\/sub><\/em><em><span>\u00a0= 2785 &#8211;\u00a0<strong>179.7<\/strong>\u00a0= \u00a0\u00a0<\/span><strong><span>2605.3 kJ \/ kg<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n<p><span>Tenga en cuenta que no hay regeneraci\u00f3n de calor en este ciclo.\u00a0Por otro lado, la mayor parte del calor agregado es para la entalp\u00eda de vaporizaci\u00f3n (es decir, para el cambio de fase).<\/span><\/p>\n<p><span>5)<\/span><\/p>\n<p><span>En este caso, los generadores de vapor, la turbina de vapor, los condensadores y las bombas de agua de alimentaci\u00f3n constituyen un motor t\u00e9rmico, sujeto a las limitaciones de eficiencia impuestas por la\u00a0<a href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-la-segunda-ley-de-la-termodinamica-definicion\/\"><strong>segunda ley de la termodin\u00e1mica<\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0En el caso ideal (sin fricci\u00f3n, procesos reversibles, dise\u00f1o perfecto), este motor t\u00e9rmico tendr\u00eda una\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/laws-of-thermodynamics\/second-law-of-thermodynamics\/carnot-efficiency-efficiency-of-carnot-heat-engine\/\">eficiencia<\/a>\u00a0de\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/laws-of-thermodynamics\/second-law-of-thermodynamics\/carnot-efficiency-efficiency-of-carnot-heat-engine\/\">Carnot<\/a>\u00a0de<\/span><\/p>\n<p><strong><em><span>\u03b7\u00a0<\/span><\/em><\/strong><strong><em><sub><span>Carnot<\/span><\/sub><\/em><\/strong><span>\u00a0= 1 &#8211; T<\/span><sub><span>\u00a0fr\u00edo<\/span><\/sub><span>\u00a0\/ T<\/span><sub><span>\u00a0caliente<\/span><\/sub><span>\u00a0= 1 &#8211; 315\/549 =<\/span><strong><span>\u00a042.6%<\/span><\/strong><\/p>\n<p><span>donde la temperatura del dep\u00f3sito caliente es de 275.6 \u00b0 C (548.7 K), la temperatura del dep\u00f3sito fr\u00edo es de 41.5 \u00b0 C (314.7K).<\/span><\/p>\n<p><span>La eficiencia termodin\u00e1mica de este ciclo se puede calcular mediante la siguiente f\u00f3rmula:<\/span><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Rankine-cycle-example-thermal-efficiency.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-17792 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Rankine-cycle-example-thermal-efficiency.png\" alt=\"Ciclo de Rankine - ejemplo - eficiencia t\u00e9rmica\" width=\"159\" height=\"76\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Rankine-cycle-example-thermal-efficiency.png\" \/><\/a><\/p>\n<p><span>as\u00ed<\/span><br \/>\n<strong><em><span>\u03b7\u00a0<\/span><\/em><\/strong><strong><em><sub><span>th<\/span><\/sub><\/em><\/strong><span>\u00a0= (945 &#8211; 5.7) \/ 2605.3 = 0.361 =\u00a0<\/span><strong><span>36.1%<\/span><\/strong><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\"><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"su-spoiler-content su-clearfix\">\n<p>&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;.<\/p>\n<p>Este art\u00edculo se basa en la traducci\u00f3n autom\u00e1tica del art\u00edculo original en ingl\u00e9s. Para m\u00e1s informaci\u00f3n vea el art\u00edculo en ingl\u00e9s. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducci\u00f3n, env\u00edela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducci\u00f3n en l\u00ednea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducci\u00f3n lo antes posible. Gracias.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>El ciclo de Rankine describe el rendimiento de los sistemas de turbinas de vapor.\u00a0Hoy, el ciclo de Rankine es el ciclo operativo fundamental de todas las centrales t\u00e9rmicas.\u00a0Ingenieria termal Rankine Cycle &#8211; Ciclo de turbina de vapor En 1859, un ingeniero escoc\u00e9s,\u00a0William John Macquorn Rankine,\u00a0avanz\u00f3 en el estudio de los motores t\u00e9rmicos al publicar el &#8230; <a title=\"\u00bfQu\u00e9 es el ciclo de Rankine? Ciclo de la turbina de vapor: definici\u00f3n\" class=\"read-more\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-el-ciclo-de-rankine-ciclo-de-la-turbina-de-vapor-definicion\/\" aria-label=\"M\u00e1s en \u00bfQu\u00e9 es el ciclo de Rankine? Ciclo de la turbina de vapor: definici\u00f3n\">Leer m\u00e1s<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[16],"tags":[],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v15.4 - https:\/\/yoast.com\/wordpress\/plugins\/seo\/ -->\n<title>\u00bfQu\u00e9 es el ciclo de Rankine? Ciclo de la turbina de vapor: definici\u00f3n<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"El ciclo de Rankine describe el rendimiento de los sistemas de turbinas de vapor. Hoy, el ciclo de Rankine es el ciclo operativo fundamental de todas las centrales t\u00e9rmicas. 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