Ciclo De Potencia De Vapor

  

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 queproporcionan información 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 temasrelacionados donde se pueden encontrar
análisis más amplios de los ciclos de potencia de vapor

DIFERENTES CICLOS DE POTENCIA DE VAPOR 

Ciclo de Carnot
El ciclo de Carnot es el más eficiente de los ciclos que operan entre dos límites especificados de temperatura. Así, es natural considerar primero a este ciclo como un prospecto de ciclo ideal para las centrales eléctricas de vapor. Si fueraposible, se adoptaría como el ciclo ideal. Sin embargo, como se explica a continuación el ciclo de Carnot no es un modelo apropiado para los ciclos de potencia. A lo largo de todo el análisis se ha considerado al vapor como el fluido de trabajo, ya que su uso predomina en los ciclos de potencia de vapor. Considere un ciclo de Carnot de flujo estacionario ejecutado dentro de la curva de saturaciónde una sustancia pura; el fluido se calienta de manera reversible e isotérmicamente en una caldera (proceso 1-2); se expande isotrópicamente en una turbina(proceso 2-3); se condensa reversible e isotérmicamente en un condensador (proceso 3-4),y se condensa de manera isotrópica mediante un compresor hasta su estado inicial(proceso 3-4).Con este ciclo se asocian varias situaciones imprácticas:1.
 La transferencia isotérmica de calor hacia o desde un sistema de dos fases no es difícil de alcanzar en la práctica, porque una presión constante en el dispositivo fija automáticamente la temperatura en el valor de saturación. Por consiguiente, los procesos 1-2 y 3-4 pueden aproximarse bastante a los de las calderas y los condensadores reales. Sin embargo, restringir los procesos detransferencia de calor a sistemas de dos fases limita severamente la temperatura máxima que pueden utilizarse en el ciclo (tiene que permanecer debajo del vapor del punto crítico, el cual es de 374ºC para el agua).Restringir la temperatura máxima en el ciclo limita también la eficiencia térmica. Cualquier intento por elevar la temperatura máxima en el ciclo implica la transferencia de calor hacia el fluido detrabajo en una sola fase, lo que no es fácil de realizar de modo isotérmico.2.
 
El proceso de expansión isotrópica (proceso 2-3) puede aproximarse bastante mediante una turbina bien diseñada. Sin embargo, la calidad del vapor disminuye durante este proceso. Por lo tanto, la turbina tiene que manejar vapor con baja calidad, es decir, vapor con un alto contenido de humedad. El choque de gotaslíquidas sobre los álabes de la turbina produce erosión y es una de las principales fuentes de desgaste. Así, el vapor con calidades menores a 90 por ciento no puede ser tolerado en la operación de centrales eléctricas. Este problema podría eliminarse utilizando un fluido de trabajo con una línea muy inclinada de vapor saturado 3.
 
El proceso de compresión isotrópica (proceso 4-1) implica la...