Operaciones Unitarias y procesos Industriales
Ciclos Termodinámicos
1. Un ciclo Rankine utiliza vapor saturado a 2.5 MPa, si la presión en el condensador es 30
kPa, determinar: (a) La eficiencia del ciclo. (b) La eficiencia del ciclo si la presión del
condensador se disminuye a 7.5 kPa. (c) La eficiencia del ciclo si la presión a la entrada
de la turbina se aumenta a 3 MPa.
2. En un sistema de refrigeración, la carga de enfriamiento es de 12 Kw realizado mediante
la operación de un ciclo ideal por compresión de vapor con un evaporador a 0.24 Mpa y
un condensador a 0.8Mpa. Calcule la tasa de flujo de masa del refrigerante y el
requerimiento de potencia del compresor cuando se emplea refrigerante R-134ª y el COP
del efecto refrigerante.
3. Una planta termoeléctrica que sigue un ciclo Rankine, opera entre las presiones de 14
Mpa y 6.00 atm . La temperatura a la entrada de la turbina es de 350°C -Determinar la
eficiencia térmica y la potencia neta producida para un flujo de vapor de 37.8 kg/s.
Realiza la gráfica T- S, indicando los valores obtenidos en cada punto.
4. Se desarrolla un ciclo de Carnot con 1 kg de aire, las temperaturas inferior y superior son
de 30 y 300 ºC respectivamente, la presión al iniciarse la expansión isotérmica es de 28,3
x105 Pa y cuando termina es de 3x 3 105 Pa. Calcula las condiciones en los cuatro estados:
el calor suministrado, el calor rechazado, el trabajo útil del ciclo y el rendimiento.
5. Se deben enfriar fresas de 25 a 10°C a razón de 300 kg/hr, mediante un sistema de
refrigeración. La entrada de potencia al refrigerador es de 2.3 kW. Determine la tasa de
enfriamiento en Kw y el COP del refrigerador. El calor especifico de la fresa arriba del
punto de congelación es de 3.10 kJ/kg.°C.
6. Un túnel de frio se mantiene a -10°C mediante un sistema de refrigeración, en un entorno
de 28°C. La ganancia total del calor del túnel se estima en 4100 kJ/hr, y el rechazo de
calor en el condensador es de 5200 kJ/hr. Determine la entrada de potencia al
compresor, en kW y el COP del sistema de refrigeración.
7. Del grafico del ciclo Rankine, determina la eficiencia térmica.
8. Entra refrigerante R-134a a los serpentines de un evaporador colocado en la parte
posterior del congelador de un refrigerador domestico a 100 kPa con una calidad de 20
por ciento y sale a 100 kPa y –26 °C. Si el compresor consume 600 W de potencia el COP
del refrigerador es 1.2, determine a) el flujo masico del refrigerante y b) la tasa del calor
rechazado al entorno.
9. Un refrigerador de Carnot trabaja entre límites de temperatura de –18 oC y 20 oC.
Calcular la potencia requerida en kW para remover 12 655 kJ/hr de la región de baja
temperatura.
