Ciclo Inverso De Rankine

Otros ciclos de sistemas de refrigeración y licuefacción

Otros sistemas de refrigeración como los de absorción o eyección trabajan con ciclos inversos similares al de compresión de vapor, pero sustituyen alguno de sus procesos por otros con efectos parecidos. El ciclo de absorción sustituye la compresión mecánica por una absorción del vapor en líquido (proceso exotérmico) para posteriormentecomprimir éste por medio de una bomba, y volver a extraer el vapor dela solución en un generador de vapor o de absorbedor (proceso endotérmico). El ciclo por eyección de vapor sustituye también la compresión mecánica por una compresión cinética en un difusor, si bien para que ésta ocurra hay que acelerar en una tobera un flujo parcial de valor, que previamente hay que producir en un generador. A lahora de definir la eficiencia de estos ciclos, tanto en el caso del sistema de absorción como en el de eyección, es necesario contabilizar como consumo energético, aparte del trabajo de bombeo, el calor suministrado al generador de vapor. Por último, otros ciclos inversos materializan su potencial refrigerador en la producción de líquidos a baja temperatura en vez de en el enfriamiento de unrecinto. Este es el caso del ciclo Linde, muy parecido al de compresión de vapor, pero donde se sustituye el proceso de evaporación por un proceso de separación de líquido y de vapor saturados, compensándose la pérdida del líquido en el ciclo con la restitución de un flujo parcial de vapor en condiciones ambientales. También es el caso del ciclo Claude, similar al Linde pero donde una parte del vaporque es enfriado se aprovecha para mover un motor de expansión alternativo o una turbina, reduciendo por tanto el consumo neto. La aplicación de estos dos últimos ciclos para producir líquidos a muy baja temperatura, así como la utilización de ciclos de compresión de vapor en cascada, encadenando plantas con diferentes refrigerantes, entran dentro de la criogenia. Esta esla ciencia que estudia lossistemas de refrigeración o de producción de líquidos, cuando las temperaturas alcanzan el intervalo criogénico, normalmente identificado como el de temperaturas inferiores a la de condensación del metano a presión atmosférica (110 K).

2.6 Ciclo inverso de Rankine. El ciclo inverso de Rankine es el más aproximado al funcionamiento real de las máquinas de climatización y aire acondicionadoreales por compresión. En los gráficos siguientes aparecen tanto su esquema básico de funcionamiento como su diagrama T-S y la correspondencia entre ambos.

En él se producen los siguientes estados:
* Compresión adiabática ideal (1-2) mediante un compresor en el que solo entra fluido gaseoso.
* Condensación en el foco caliente (2-3) en este caso en el condensador, de donde se extrae elcalor que porta el fluido refrigerante.
* Estrangulamiento hasta una presión menor (3-4) que se produce en la válvula de expansión de nuestro sistema.
* Evaporación en el foco frío (4-1) en donde el fluido pasa de estado eminentemente líquido a totalmente gaseoso mediante la extracción del calor en el evaporador.

La adición de energía se produce en la fase 1-2, donde el compresor consumirátrabajo para recircular el fluido y aumentar la presión y temperatura de este. El calor puesto en juego, como se ha indicado antes se produce en las fases, 2-3 y 4-1. En el sistemas de bomba de calor se realiza el mismo proceso, como se indicó en el apartado del ciclo de Carnot, solo es necesario intercambiar de sitio evaporador y condensador (normalmente mediante una válvula, denominada de 4vías, que se encarga de cambiar de sentido el fluido refrigerante).

Existe la posibilidad de sustituir la válvula de 4 vías por un elemento mecánico, tipo turbina, que permita la expansión del gas y que además aproveche la energía de esa expansión para realizar un movimiento mecánico. La diferencia en cuanto al ciclo aparece en el gráfico siguiente: En el se aprecia que la expansión ideal con...