Ciclo carnot

CAPÍTULO IV

TEMA 1

CICLOS DE POTENCIA DE VAPOR
Aspectos fundamentales de los ciclos termodinámicos de potencia de vapor. Ciclos de Carnot. Ciclo Rankine. Efectos de la presión y temperatura en el ciclo Rankine. Divergencias entre el ciclo real y el ideal. Ciclo Rankine con recalentamiento. Ciclo Rankine con regeneración. Cogeneración. Ciclos combinados gas-vapor Ciclos de vapor binarioCAPÍTULO IV

CICLOS DE POTENCIA DE VAPOR

Las plantas de potencia de vapor de agua trabajan fundamentalmente con el mismo ciclo básico Rankine, tanto si el suministro de energía viene de la combustión de combustibles fósiles (Carbón, gas o petróleo), como si proviene de un proceso de fisión en un reactor nuclear. El ciclo de vapor de agua se diferencia de los ciclos de potencia de gas debidoque en algunas partes de los procesos en el ciclo, se hallan presente tanto la fase liquida como la fase de vapor. Un ciclo de potencia eléctrica moderno a gran escala resulta bastante complicado en cuanto a los flujos de masa y energía. Para simplificar la naturaleza de estos ciclos se estudian en profundidad tomando modelos sencillos. La ventaja que presentan estos modelos es que proporcionaninformación cualitativa importante sobre la mayoría de los parámetros que afectan al funcionamiento del ciclo en su conjunto, reforzándose con prácticas de laboratorio donde se obtiene experiencias reales de la operación de estos sistemas mejorando la compresión de las plantas de potencia de vapor bajo los principios del ciclo Rankine. En los textos clásicos que existen temas relacionados donde sepueden encontrar análisis más amplios de los ciclos de potencia de vapor.
OBJETIVO DIDÁCTICO: Definir los diferentes parámetros que permitan la evaluación del comportamiento termodinámico de los ciclos de potencia de vapor Rankine y sus modificaciones.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
•
Estudiar el ciclo de vapor basado en Rankine, adaptando las ecuaciones termodinámicas que determinan el rendimientotérmico del ciclo.

•

Analizar la influencia de las variaciones presión y temperatura en los ciclos de vapor Rankine.

•

Determinar las principales diferencia entre los ciclos reales e ideales y las causas que las provocan.

•

Establecer las

modificaciones al ciclo Rankine como forma de incrementar la

capacidad y mejorar el rendimiento, basados en el principio delrecalentamiento y regeneración.

ASPECTOS FUNDAMENTALES DE LOS CICLOS TERMODINÁMICOS DE POTENCIA DE VAPOR Los procesos que regresan a su estado inicial reciben el nombre de procesos cíclicos. Los procesos individuales que constituyen los elementos del proceso cíclico varían y dependen de cada aplicación en particular. Un ciclo ideal de potencia que utilice vapor de agua se compone de procesos detransferencia de calor a presión constante (hacia el fluido de trabajo en el generador de vapor y desde el fluido de trabajo en el condensador) y de procesos de trabajo adiabático (adición de trabajo por la bomba y entrega de trabajo por la turbina). La máquina ideal de ignición por chispa se compone de procesos adiabáticos y a volumen constante. El combustible y el aire se comprimen adiabáticamente y lacombustión subsiguiente se idealiza como un calentamiento a volumen constante. Los gases calientes se expanden adiabáticamente, realizando un trabajo. Entonces, los gases al escape disipan calor a volumen constante.

En estos ejemplos idealizados, los procesos generalmente se consideran reversibles. Los mismos (y aún hay muchos más) indican que un proceso

cíclico se compone de varios procesosindividuales diferentes y su combinación depende de la aplicación. Los ejemplos sobre ciclos tienen un rasgo distintivo en común: operan entre dos temperaturas límite. La temperatura elevada resulta de un proceso de combustión en el generador de vapor o dentro del cilindro. La temperatura baja se debe a procesos de enfriamiento. Las características de estos ciclos con dos temperaturas se...