Termodinámica Industrial

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Simulador de Ciclos Termodinámicos

Ciclo de Carnot · Ciclo Rankine · Ciclo Otto · Ciclo Diesel · Tablas de Vapor

Ciclo de Carnot — Límite Teórico

Ciclo de Carnot: Es el ciclo más eficiente posible entre dos reservorios de temperatura. Establece el límite máximo teórico de eficiencia para cualquier máquina térmica.

η_Carnot = 1 - TL/TH
W_neto = QH - QL
COP_ref = TL/(TH-TL)
COP_BC = TH/(TH-TL)

Temperatura fuente caliente TH

°C

Temperatura sumidero frío TL

°C

Calor suministrado QH

kJ/kg

Resultados

—

η Carnot (%)

—

W neto (kJ/kg)

—

QL rechazado (kJ/kg)

—

COP Refrigerador

Análisis del Ciclo

TH en Kelvin—

TL en Kelvin—

Eficiencia de Carnot η—

Trabajo neto W—

Calor rechazado QL—

COP refrigerador—

COP bomba de calor—

Diagrama T-S del Ciclo de Carnot

Ciclo Rankine — Plantas de Vapor

Ciclo Rankine: Base de todas las plantas termoeléctricas, nucleares y de cogeneración. Opera con cambio de fase (agua-vapor).

η = (Wt - Wb) / QH
Wt = h1 - h2 [Turbina]
Wb = h4 - h3 [Bomba]
QH = h1 - h4 [Caldera]
QL = h2 - h3 [Condensador]

Presión de la caldera P1

kPa

Temperatura vapor T1

°C

Presión del condensador P2

kPa

Eficiencia isentrópica turbina η_t

Eficiencia isentrópica bomba η_b

Resultados del Ciclo Rankine

—

Eficiencia (%)

—

W neto (kJ/kg)

—

QH caldera (kJ/kg)

—

W turbina (kJ/kg)

Estados del Ciclo

Estado	P (kPa)	T (°C)	h (kJ/kg)	s (kJ/kg·K)	Fase
1 — Turbina entrada	—	—	—	—	—
2 — Turbina salida	—	—	—	—	—
3 — Bomba entrada	—	—	—	—	—
4 — Bomba salida	—	—	—	—	—

Diagrama T-s del Ciclo Rankine

Ciclo Otto — Motor de Gasolina

Ciclo Otto: Modela el motor de combustión interna de encendido por chispa (gasolina). La combustión ocurre a volumen constante.

η_Otto = 1 - 1/r^(k-1)
r = V1/V2 [relación de compresión]
k = Cp/Cv [índice adiabático]
W_neto = QH - QL
QH = Cv(T3-T2)

Relación de compresión r

Temperatura inicial T1

°C

Presión inicial P1

kPa

Calor suministrado QH

kJ/kg

Gas de trabajo

k (Cp/Cv)

Cv (kJ/kg·K)

Resultados del Ciclo Otto

—

Eficiencia (%)

—

W neto (kJ/kg)

—

T_max (°C)

—

P_max (kPa)

Estados del Ciclo Otto

Estado	T (°C)	P (kPa)	Proceso
1 — Inicio compresión	—	—	Admisión
2 — Fin compresión	—	—	Adiabático
3 — Combustión	—	—	V=cte
4 — Expansión	—	—	Adiabático

Diagrama P-V del Ciclo Otto

Ciclo Diesel — Motor de Compresión

Ciclo Diesel: Modela el motor de combustión interna de encendido por compresión. La combustión ocurre a presión constante.

η_Diesel = 1 - (1/r^(k-1)) × (rc^k-1)/(k(rc-1))
rc = V3/V2 [relación de corte]
r = V1/V2 [relación de compresión]

Relación de compresión r

Relación de corte rc

Temperatura inicial T1

°C

Presión inicial P1

kPa

k (Cp/Cv)

Cv (kJ/kg·K)

Resultados del Ciclo Diesel

—

Eficiencia (%)

—

W neto (kJ/kg)

—

T_max (°C)

—

P_max (kPa)

Estados del Ciclo Diesel

Estado	T (°C)	P (kPa)	Proceso
1 — Admisión	—	—	Inicio
2 — Fin compresión	—	—	Adiabático
3 — Fin combustión	—	—	P=cte
4 — Fin expansión	—	—	Adiabático

Diagrama P-V del Ciclo Diesel

Tablas de Vapor Saturado — Agua (por Temperatura)

Propiedades termodinámicas del agua en estado de saturación. Valores estándar IAPWS-IF97.

T (°C)	Psat (kPa)	vf (m³/kg)	vg (m³/kg)	hf (kJ/kg)	hfg (kJ/kg)	hg (kJ/kg)	sf (kJ/kg·K)	sfg	sg
0.01	0.6113	0.001000	206.10	0.00	2500.9	2500.9	0.0000	9.1562	9.1562
10	1.2276	0.001000	106.38	42.01	2477.7	2519.7	0.1511	8.7488	8.8999
20	2.3390	0.001002	57.79	83.96	2454.1	2538.1	0.2966	8.3706	8.6672
40	7.3849	0.001008	19.52	167.57	2406.9	2574.5	0.5725	7.6845	8.2570
60	19.940	0.001017	7.671	251.13	2358.5	2609.6	0.8313	7.0784	7.9097
80	47.390	0.001029	3.407	334.91	2308.0	2642.9	1.0753	6.5375	7.6128
100	101.42	0.001044	1.6720	419.17	2256.4	2675.6	1.3069	6.0480	7.3549
120	198.67	0.001060	0.8919	503.81	2202.6	2706.4	1.5276	5.6020	7.1296
140	361.53	0.001080	0.5087	589.13	2144.7	2733.9	1.7391	5.1908	6.9299
160	618.23	0.001102	0.3071	675.55	2082.6	2758.1	1.9427	4.8075	6.7502
180	1002.8	0.001127	0.1940	763.22	2015.3	2778.5	2.1392	4.4448	6.5840
200	1554.9	0.001157	0.1274	852.45	1940.7	2793.2	2.3309	4.0997	6.4306
220	2319.6	0.001190	0.08620	943.62	1858.5	2802.1	2.5178	3.7683	6.2861
240	3347.0	0.001229	0.05977	1037.3	1766.5	2803.8	2.7015	3.4480	6.1495
260	4692.3	0.001276	0.04226	1134.4	1662.5	2796.9	2.8838	3.1334	6.0172
300	8588.0	0.001404	0.02167	1344.0	1404.9	2748.9	3.2552	2.5175	5.7092
350	16529	0.001740	0.00884	1670.6	893.0	2563.6	3.8405	1.4335	5.2112
374.14	22090	0.003155	0.003155	2099.3	0	2099.3	4.4120	0	4.4120

Interpolación de Propiedades del Vapor

Temperatura T

°C

Título de vapor x (0=líquido, 1=vapor, -1=sobrecalentado)

Propiedades Interpoladas

Temperatura T—

Presión saturación Psat—

Entalpía h—

Entropía s—

Volumen específico v—

Fase / Estado—