Ciclo De Rankine Con Recalentamiento

El Ciclo de Rankine

Es el ciclo ideal que sirve de base al funcionamiento de las centrales térmicas con turbinas de vapor, las cuales producen actualmente la mayor parte de la energía eléctrica que se consume en el mundo. La evolución de las centrales térmicas ha estado condicionada por la búsqueda de mejoras en el rendimiento térmico del ciclo termodinámico, ya que incluso pequeñas mejoras enel rendimiento significan grandes ahorros en los requerimientos del combustible. La idea básica detrás de todas las modificaciones para incrementar el rendimiento de un ciclo de potencia es aumentar la temperatura promedio a la cual el calor se transfiere al fluido de trabajo en la caldera, o disminuir la temperatura promedio a la cual el fluido de trabajo cede calor al condensador.

EsquemaSimplificado del Ciclo Rankine Elemental

Caldera: su función es la de generar el vapor necesario para el funcionamiento de la turbina.

Turbina: es la encargada de utilizar la energía del vapor de la caldera y transformarla en trabajo útil para mover un generador eléctrico.

Condensador: se emplea para condensar el vapor que sale de la turbina.

Bomba: usada para alimentar la caldera conel agua que proviene del condensador.


Proceso del Ciclo de Rankine
El vapor que sale de la caldera (estado 1), es recalentado, a una presión relativamente alta, este es conducido a través de una tubería hasta la turbina donde recibe el vapor y produce una expansión isentrópica, permitiendo de esta forma mover su rotor y así producir el trabajo (Wt) necesario para mover el generador, el vaporsale de la turbina (estado 2), generalmente vapor húmedo a presión baja; pasa el condensador donde se transforma en liquido saturado (estado 3), en un proceso de extracción de calor (Qr) que se realiza a presión constante; allí el agua es tomada por la bomba y con un trabajo de bombeo (Wp) se aumenta la presión, en un proceso de compresión isentrópica hasta el estado liquido sub. enfriado (estado4), donde se alcanza la presión del trabajo de la caldera; en esta se adiciona calor (Qa) transformando él liquido en vapor recalentado a través de un proceso a presión constante, obteniéndose nuevamente el vapor necesario para alimentar la turbina (estado 1). En algunos ciclos se acostumbra extraer vapor de la turbina en partes intermedias, para recalentarlo y volverle a permitir que se expandahasta la presión final, este proceso se llama ciclo Rankine con recalentamiento, el cual permite obtener un mayor trabajo de la turbina.

Mejoras al Ciclo de Rankine

* Ciclo Rankine con Sobrecalentamiento (Ciclo de Hirn)
* Ciclo Rankine con recalentamiento intermedio
* Ciclo Rankine con precalentamiento regenerativo del agua de alimentación

Ciclo de Rankine conRecalentamiento Intermedio
El recalentamiento es un procedimiento mediante el cual no solamente puede lograrse un ligero aumento de la eficiencia termodinámica de un ciclo de Rankine, sino también una reducción del grado de condensación en las turbinas. El ciclo con recalentamiento en su forma más simple consiste en permitir que el vapor de la caldera inicialmente sobrecalentado, se expanda primero en unaturbina de alta presión hasta una presión a la cual apenas comience la condensación, luego volver a calentar el vapor mediante un proceso a presión constante, en un equipo llamado recalentador (generalmente un haz de tubos en el interior de horno de la caldera) y finalmente expandirlo hasta la presión del condensador en una turbina de baja presión.

Esquema Simplificado del Ciclo de Rankine conRecalentamiento Intermedio

Etapas del Ciclo de Rankine con Recalentamiento Intermedio

* AB: Proceso de vaporización en la caldera a la presión de saturación.
* BC: Sobrecalentamiento a Presión constante, en la caldera
* CD: Expansión adiabática en la turbina (A.P.)
* DE: Recalentamiento
* EF: Expansión adiabática en la turbina (B.P.)
* FG: Condensación.
* GA:...