ciclo de potencia de vapor

CICLO DE POTENCIA DE VAPOR
En este capítulo se consideran ciclos de potencia de vapor en los que el fluido de trabajos se evapora y condensa alternadamente. La constante demanda de eficiencias térmicas más altas ha producido algunas modificaciones innovadoras en el ciclo básico de potencia de vapor. Entre estos, se estudian ciclos con sobrecalentamiento, recalentamiento y regenerativo así comociclos combinados de potencia de gas y vapor. El vapor de agua es el fluido de trabajo usado más comúnmente en ciclos de potencia de vapor debido a sus muchas y atractivas características, como bajo costo, disponibilidad y alta entalpía de vaporización. Por consiguiente, este capítulo se dedica principalmente al estudio de centrales eléctricas de vapor, las cuales normalmente son llamadascentrales carboeléctricas, centrales nucleoeléctricas o centrales eléctricas de gas natural, según el tipo de combustible que empleen para suministrar calor al vapor. Sin embargo, el vapor pasa por el mismo ciclo básico en todas; por lo tanto pueden analizarse de la misma manera
CICLO RANKINE
El mejor ciclo para realizar la conversión de calor en trabajo es el de Carnot. Desgraciadamente, en lapráctica ese ciclo es irrealizable. Por este motivo, los ingenieros de finales del XIX se pusieron a pensar en la forma de adaptar la teoría del ciclo de Carnot a la práctica, de forma que se obtenga un ciclo factible tecnológicamente hablando y que respetase al máximo el ciclo original de Carnot para no perder demasiado rendimiento.
Una de las primeras propuestas al respecto la realizó William JohnMacquorn Rankine y lo que este hombre propuso fue calcar al ciclo de Carnot todo lo posible, es decir:

Las compresiones y expansiones serán todo lo isentrópicas que puedan ser. Naturalmente no llegarán a serlo, dado que las máquinas encargadas de estos procesos serán reales y no ideales.
Las aportaciones/cesiones de calor serán todo lo isotermas que puedan ser. Para ello, se usará como fluido depotencia (así llamaremos al fluido principal encargado de realizar el ciclo) un fluido condensable.
CICLO RANKINE. SOBRECALENTAMIENTO DEL VAPOR A ALTAS TEMPERATURAS (INCREMENTO DE Talta,prom)
La temperatura promedio a la que el calor es transferido hacia el vapor puede ser incrementada sin aumentar la presión de la caldera, gracias al sobrecalentamiento del vapor a altas temperaturas. El efectototal es un incremento en la eficiencia térmica, porque aumenta la temperatura promedio a la cual se añade calor.
El sobrecalentamiento del vapor a temperaturas más altas tiene otro efecto muy conveniente: disminuye el contenido de humedad del vapor a la salida de la turbina, como se observa en el diagrama T-s (la calidad del estado 4′ es más alta que la del estado 4).
Sin embargo, latemperatura a la que el vapor se sobrecalienta está limitada debido a consideraciones metalúrgicas. En la actualidad la temperatura de vapor más alta permisible en la entrada de la turbina es de aproximadamente 620 °C (1 150 °F). Cualquier incremento en este valor depende del mejoramiento de los materiales actuales o del descubrimiento de otros nuevos que puedan soportar temperaturas más altas. Lascerámicas son muy promisorias en este aspecto.
OBJETIVOS DEL CICLO RANKINE
Convertir calor en trabajo, constituyendo lo que se denomina un ciclo de potencia.
Eliminar muchos de los aspectos imprácticos asociados con el ciclo de Carnot, mediante la idealización de un ciclo cerrado si el vapor es sobrecalentado en la caldera y condensado por completo en el condensador, el cual produce la exclusión deirreversibilidades internas.
¿Qué se desea lograr con el sobrecalentamiento a altas temperaturas en un ciclo Rankine?
Se desea incrementar la eficiencia térmica de un ciclo de potencia, incrementando la temperatura promedio a la que el calor se transfiere al fluido de trabajo en la caldera. La temperatura promedio del fluido debe ser lo más alta posible durante la adición de calor y lo más...