Ciclos de potencia

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 vaporbinario

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 depotencia de gas debido que 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 modeloses que
proporcionan 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 existentemas relacionados donde se pueden 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 ecuacionestermodinámicas que determinan el rendimiento térmico 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 del recalentamiento 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 vaporde agua se compone de procesos de transferencia
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. Elcombustible y el aire se comprimen
adiabáticamente y la combustión 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) indicanque un proceso

cíclico se compone de varios procesos individuales 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...