Guía completa del ciclo de Rankine
Etapas, variantes (recalentamiento, regeneración, ORC) y ejemplos resueltos
Calcula la eficiencia térmica del ciclo de vapor a partir de las entalpías de sus cuatro puntos. Obtén el trabajo de la turbina y de la bomba, el calor cedido al condensador y la comparación con el límite de Carnot, con el cálculo explicado paso a paso.
Entalpías del ciclo (kJ/kg)
h₁ líquido saturado a la salida del condensador · h₂ tras la bomba · h₃ vapor a la entrada de la turbina · h₄ a su salida. Los valores se leen en las tablas de vapor.
Temperaturas para comparar con Carnot
Opcional. Si las dejas vacías, se calcula la eficiencia sin la comparación con el límite de Carnot.
Eficiencia térmica del ciclo
25,3%
Trabajo neto W_neto
709,1 kJ/kg
Calor aportado Q_ent
2.807,7 kJ/kg
Calor cedido Q_cond
2.098,6 kJ/kg
Límite de Carnot
41,4 %
Reparto del calor aportado
Rankine frente al límite de Carnot
Fórmula
Cociente entre el trabajo neto producido y el calor aportado en la caldera
Expresada con las entalpías específicas de cada punto del ciclo (kJ/kg)
Explicación
Trabajo de la turbina
Trabajo de la bomba
Calor aportado en la caldera
Eficiencia térmica
Entender Rankine
Solo una fracción del calor de la caldera se transforma en trabajo; el resto se rechaza en el condensador. Por eso la eficiencia real ronda el 30–45 %.
El segundo principio fija el techo en el rendimiento de Carnot. Rankine se queda por debajo porque intercambia calor a temperatura variable, no constante.
Las centrales reales recalientan el vapor y precalientan el agua de alimentación para subir 5–10 puntos la eficiencia y proteger los álabes de la turbina.
Los valores h₁…h₄ se leen en las tablas de vapor o en el diagrama de Mollier a partir de la presión y la temperatura de cada punto.
Preguntas frecuentes
¿De dónde saco los valores de entalpía?
De las tablas de vapor o del diagrama de Mollier (h-s). Con la presión y la temperatura de cada punto del ciclo se obtiene su entalpía específica h en kJ/kg, que es lo que introduces aquí.
¿Por qué la bomba consume tan poca energía?
Porque comprime agua líquida, prácticamente incompresible. El trabajo de la bomba W_b ≈ v·ΔP es muy pequeño frente al de la turbina, por eso muchas veces se desprecia.
¿Por qué Rankine no alcanza a Carnot?
Porque el aporte y la cesión de calor no ocurren a temperatura constante, como exige el ciclo de Carnot. El rendimiento real queda por debajo del límite; con recalentamiento y regeneración se aproxima más.
¿Qué es el back-work ratio?
Es la fracción del trabajo de la turbina que consume la bomba (W_b/W_t). En el ciclo de vapor es muy bajo (1–2 %), a diferencia de las turbinas de gas, donde es elevado.
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