termodinamica

1. NICOLÁS ÁLVAREZ GONZÁLEZ CÓD. 65473
NESTOR HERNANDO DAZA ORTIZ CÓD. 61867
ANGIE NATALIA CARREÑO LOPEZ CÓD. 82923
DANIEL MAURICIO BECERRA CHAVES CÓD. 82391
PROYECTO FINAL
AUTOMOVIL A BASE DEL CICLO
TERMODINAMICO ‘’RANKINE’’

2. Introducción
En el presente trabajó se realizó la fabricación
de un pequeño automóvil basado en el ciclo
termodinámico llamado ‘’Rankine’’, se realizó
un estudio con base al ciclo termodinámico, la
cantidad de desplazamiento en base a la
cantidad de líquido suministrado (agua), al
realizar este estudio se puede evidenciar de
manera teórica y practica el funcionamiento de
este ciclo.

3. Ciclos
termodinámicos
Es un proceso termodinámico en el que un sistema
experimenta cambios en su estado físico que le
permiten convertir energía térmica en trabajo
mecánico, o viceversa. Estos ciclos pueden ser
utilizados en diversas aplicaciones, como la generación
de energía eléctrica, la refrigeración, la calefacción,
entre otras. Ejemplos de ciclos termodinámicos
incluyen el ciclo Rankine utilizado en las centrales
térmicas, el ciclo de Clausius-Rankine utilizado en
ciclos combinados de gas y vapor, el ciclo Otto
utilizado en motores de combustión interna, el ciclo
Brayton utilizado en turbinas de gas y el ciclo de
Carnot, que es el ciclo máximo teórico con la máxima
eficiencia posible. La eficiencia de un ciclo
termodinámico se mide por la relación entre la energía
útil producida y la energía total introducida.

4. Ciclo Rankine
Este ciclo se compone de cuatro procesos:
compresión isentrópica, calentamiento a presión
constante, expansión isentrópica y condensación
a presión constante. En este ciclo, se calienta
agua en una caldera hasta que se convierte en
vapor, el cual se expande en una turbina para
producir trabajo mecánico y generación de
electricidad, y luego se condensa de nuevo en
agua para repetir el proceso en un ciclo continuo.
Se pueden utilizar diversas técnicas para mejorar
la eficiencia del ciclo, como el sobrecalentamiento
o la regeneración. También hay variaciones del
ciclo Rankine, como el ciclo orgánico de Rankine
que utiliza sustancias orgánicas en lugar de agua
en el proceso

5. Fabricación automóvil a base del ciclo
Rankine
Materiales:
• (2) Latas de 269ml
• Fabricación de un chasis plástico
• (1) Soporte de madera fabricado a medida
• (4) Llantas plásticas
• Estopa
• Alcohol

6. Ensamble

7. Funcionamiento

8. Modelamiento
Condensador superior

9. Modelamiento
Simulación de
caldera

10. Modelamiento
Plano chasis

11. Modelamiento
Plano vehículo
ensamblado

12. Modelamiento
Vehículo
ensamblado

13. Modelamiento
Vehículo
ensamblado

14. Cálculos experimentales
Para el punto de ebullición del agua
Se toma la presión constante del agua en su punto de
ebullición (100°c):
• Temperatura: 100°c
• Presión: 101.42 kPa
• Vf: 0.001043
• Vg: 1.2094
• Hf:461.42
• Hg:2675.6
• Uf: 419.6
• Ug: 2506.0
Se plantean las formulas de trabajo y calor para un sistema
cerrado:
W=P(V2-V1) (Trabajo)
Q=(Ug-Uf)+W (Calor
Q=H2-H1 (Calor Para cuando el sistema libera presión y
pasa a ser semiabierto)
• W = 101.42Kpa (1.2094 – 0.001043)
• W = 122.55 Kj / Kg
• Q = (2506.0 - 419.6) + 122.5
• Q = 2.208,9 Kj/Kg
CUANDO EL SISTEMA LIBERA PRESION Y PASA A SER
SEMIABIERTO
• Q = 2675.6 – 461.42
• Q = 2.214,18 Kj/Kg

15. Cálculos experimentales
Para la temperatura y generación de movimiento
Se toma la presión constante del agua en su punto de
ebullición (100°c):
• Temperatura: 130°c
• Presión: 313,22 kPa
• Vf: 0,001075
• Vg: 0,58179
• Hf: 567,75
• Hg: 2733,5
• Ug: 2544.7
• Uf: 546.10
Se plantean las formulas de trabajo y calor para un sistema
cerrado:
W=P(V2-V1) (Trabajo)
Q=(Ug-Uf)+W
Q=H2-H1 (Calor Para cuando el sistema libera presión y
pasa a ser semiabierto)
• W = 313,22 (0,58179– 0,001075)
• W = 181,79 Kj / Kg
• Q = (2544.7-546.10) + 181.89
• Q = 2.180,49
CUANDO EL SISTEMA LIBERA PRESION Y PASA A SER
SEMIABIERTO
• Q = 2733,5 – 567,75
• Q = 2.165,75 Kj/Kg

16. Trabajo y calor necesario comparativo en el
punto de ebullición del agua
La temperatura ideal en la cual se
inicia a generar movimiento bajo el
ciclo Rankine, tenemos una diferencia
de trabajo de: 59.34 Kj/Kg y una
diferencia de calor de: 28.41 Kj/Kg,
Adicional la diferencia cuando el
sistema pasa de ser cerrado a
semiabierto para generar movimiento
tenemos una diferencia de: 48.43
Kj/Kg.
Esta comparativa se toma y se basa
en la diferencia en la cual el agua
(Sustancia utilizada) tiene su punto de
ebullición y la temperatura en la cual el
experimento empieza a generar
energía para transformarla en
movimiento, en un sistema cerrado y
semiabierto

17. Conclusiones
• Se logra demostrar el ciclo Rankine
por medio un proceso experimental
básico y sencillo
• Se realizaron los cálculos
correspondientes en el sistema
cuando está cerrado antes y a
punto de entregar el trabajo
necesario
• Se modeló de manera experimental
con medidas reales el proyecto en
el software Solidworks.