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TRABAJO INTE GRA DOR 2: Análisis
Termodinámico de los Ciclos Rankine y
Determinación de sus Brayton Principales Parámetros de
Operación Integrantes: Alanya Medina, Julian Josue Marcelo Angulo, Jorge Rey Bujaico Casallo, Aaron Francesco Urbina Avellaneda, Jersy James Mego Gutierrez, Hernan Jovanhy Vera Porras, Daniel Fabricio Docente: Valencia Jarama, Jorge Luis Universidad Nacional del Callao Facultad de Ingeniería Mecánica y de Energía Escuela Profesional de Ingeniería en Energía
Contenido
1 Introducción 2 Objetivos 3 Marco Teórico 4 Metodología y Diagramas 5 Cálculo de Parámetros (^6) Ejercicio de Aplicación (^7) Discusión y Conclusiones
Objetivos del Análisis
Objetivo
GeneralEvaluar el rendimiento térmico
y la eficiencia isentrópica de un sistema de turbina de vapor bajo condiciones reales para proponer mejoras estructurales. Objetivos Específicos: Determinar propiedades y desempeño real mediante balances de masa y energía. Cuantificar la pérdida de trabajo útil mediante la eficiencia isentrópica. Analizar el impacto de la degradación de la
calidad del vapor ( x).
Modelar el ciclo con recalentamiento intermedio.
Ecuaciones Gobernantes y Balance
Energético
Volumen de Control en Turbinas Régimen estacionario:
m˙ ent = m˙ sal = m˙
Simplificaciones:
Adiabático ( Q˙ ≈ 0),
∆ Ec ≈ 0, ∆ Ep ≈ 0.
Trabajo Específico Extraído: wt = hent − hsal [kJ/kg] Potencia Mecánica Neta:
W˙ t = m˙ ( hent
− hsal)
Espacio para Balance Energético
Pérdidas de Carga y Sistemas
Auxiliares
Pérdidas en Admisión Degradación exergética isentálpica evaluada con Darcy-Weisbach:
L
V^2
hf = f ·
D
∆ P =^2 g ρ ghf = f ·
D
L
ρ V^2
Parámetros Eléctricos Locales (Perú) Red industrial 220V, 2 fases sin neutro.
Potencia Auxiliar
Bifásica
Paux = VL − L · IL · cos( ϕ )
Instrumentación y Algoritmo de
Cálculo
Adquisición de Datos
Presión estática ( P) vía
transductores piezorresistivos.
Temperatura ( T) vía
termopares Tipo K.
Flujo másico ( m˙^ ) vía
tubo Venturi.
Algoritmo^1 Validación Analítico:^ de^ Fase^ (^ Treal^ >
Tsat). Determinación de
Entropía Base. Evaluación de Escape Ideal. 2 3
xsal,re
al Acoplamiento de Eficiencia hsal,real = hent − η s, t ( hent − hsal,id) hsal,real − hf ( Psal) = hfg( Psal) Espacio para Diagrama de Flujo
Evaluación Inicial del Ciclo Real
Estado de Admisión (3)
P 3 = 4,0 MPa, T 3 = 400
◦ C
h 3 = 3214,5 kJ/kg, s 3 =
Escape Ideal (4s a 10 kPa)
x 4 s = 0,
h 4 s = 2144,48 kJ/kg
wt,ideal = 1070,02 kJ/kg
Escape Real con Irreversibilidad η s, t = 0,
wt,real = 888,12 kJ/kg
h 4 a = 2326,38 kJ/kg
Calidad
Crítica
x 4 a = 0,8923 ( 89 , 23 %)
Riesgo de erosión mecánica en álabes.
Modelo con Recalentamiento
Intermedio
Estado 5 (Recalentador a TBP)
P 5 = 0,8 MPa, T 5 = 400
◦ C
h 5 = 3267,7 kJ/kg, s 5 =
Expansión TBP ( η s, t =
0,85 ) h 6 s = 2400,
kJ/kg wTBP =
736,95 kJ/kg h 6 a =
2530,75 kJ/kg
Calidad Final
Óptima
x 6 a = 97 , 78 % Espacio para Diagrama T-s
Completo
¡Gracias por su atención!
Curso: Turbinas de Vapor y de Gas Facultad: Ingeniería Mecánica y de Energía (FIME) Universidad Nacional del Callao (UNAC) Ciclo 2025b
