Luonut: roberto.c.alfredo huoneessa physics
1. Introducción
“Todo gran poder viene de una gran caldera.” — Tío Ben (versión ingenieril)
El ciclo Rankine es el corazón de la mayoría de las centrales eléctricas a vapor. Mientras el Otto y el Diesel rugen bajo el cofre de tu coche, el Rankine susurra—o más bien silba—dentro de turbinas que iluminan ciudades enteras. Aquí vamos a desmenuzarlo paso a paso, sin perder el sentido del humor (ni la rigidez matemática).
2. Ingredientes básicos
| Símbolo | Definición rápida |
|---|---|
| \(h\) | Entalpía específica (kJ kg⁻¹) |
| \(s\) | Entropía específica (kJ kg⁻¹ K⁻¹) |
| \(v\) | Volumen específico (m³ kg⁻¹) |
| \(T\) | Temperatura absoluta (K) |
| \(P\) | Presión (Pa o bar) |
Necesitaremos además recordar:
- Primera ley: \( \Delta h = q - w \)
- Trabajo isentrópico: procesos adiabáticos reversibles ⇒ \(s = \text{cte}\)
- Propiedades de agua/vapor (tablas o software—no las incluyo para no romper Internet).
3. El ciclo ideal — versión playlist de 4 tracks 🎧
En el diagrama \(T\!-\!s\):
1 → 2 (Isentrópica, bomba) El agua líquida comprimida sube de \(P_1\) a \(P_2\) casi sin cambiar de \(T\). \[ w_{12} \approx v_1 (P_2 - P_1) \]
2 → 3 (Calentamiento a presión constante) Pasa por la caldera: de subenfriada a mezcla y después a vapor sobrecalentado. \[ q_{23} = h_3 - h_2 \]
3 → 4 (Isentrópica, turbina) El vapor se expande haciendo trabajo mecánico: \[ w_{34} = h_3 - h_4 \]
4 → 1 (Condensación a presión constante) Se rechaza calor al ambiente hasta volver a líquido saturado: \[ q_{41} = h_4 - h_1 \]