Principios termodinámicos en la generación de energía eléctrica mediante vapor

Universidad Latina de Costa Rica
Sede Cañas
Departamento de Ingeniería Industrial

Curso:
Termodinámica y Electricidad

Prof: Ing Ander Romero

Proyecto Final de Investigación

Principios Termodinámicos en la Generación de Energía Eléctrica Mediante Vapor

Oldemar Cerdas Álvarez

III Ciclo 2010
Índice

Introducción 3
Objetivo General 4
Objetivos Específicos 4
Metodología4
Marco Teórico 5
Ciclos Termodinámicos y Máquinas Térmicas 5
Ciclo de Carnot 7
El Ciclo de Rankine 9
Análisis energético del ciclo de Rankine 12
Mejoras del Ciclo Rankine 14
Ciclo Rankine regenerativo 16
Turbinas de Vapor 17
Procesos de Producción de Energía que Utilizan Vapor 20
Energía Geotérmica 20
Energía Nuclear 25
Energía Térmica 28
Energía Solar 31
Conclusión 33Introducción

La siguiente investigación se puede dividir en dos partes para su mayor entendimiento.
La primer parte consta de la explicación sencilla y detallada de los principios termodinámicos que se relacionan en la producción de energía a través de dos cuerpos que se ponen en contacto a distintas temperaturas. Se describen los ciclos termodinámicos por los que el vapor pasa antes deproducir trabajo, el cual es la base física por la que se rigen las grandes empresas productoras de energía para construir sus plantas y obtener energía eléctrica de distintas fuentes de calor.
La segunda parte se refiere a los tipos de plantas en concreto que utilizan el vapor para generar energía eléctrica. Se describe las plantas geotérmicas, las centrales nucleares, las plantas térmicas y lastermosolares; de cada una se puede encontrar sus partes, el recorrido que hace el vapor para generar energía y el principio físico básico por el cual cada una logra operar.

Objetivo General

Describir los principios termodinámicos relacionados con los ciclos de vapor que se utilizan en las plantas geotérmicas, nucleares, solares y térmicas para la generación de energía eléctrica.Objetivos Específicos

1. Describir los principios termodinámicos de los ciclos de Carnot, y el de Rankine en la generación de energía mediante el uso del vapor.

2. Distinguir los tipos de turbinas que se utilizan en la generación de energía mediante los ciclos de vapor.

3. Investigar sobre los procesos y ciclos de vapor que se llevan a cabo dentro de las plantas geotérmicas, nucleares,solares y térmicas para la producción de energía eléctrica

Metodología
La siguiente investigación se realiza bajo el método de recopilación bibliográfica, apoyada en información principalmente de fuentes de internet confiables y serias. Además de publicaciones bibliográficas referentes al tema.
Marco Teórico

Ciclos Termodinámicos y Máquinas Térmicas

La conversión de energía es unproceso que tiene lugar en la biosfera. Sin embargo, los seres humanos a lo largo de la historia hemos inventado diversos artefactos que posibilitan también la conversión de energía. (1)
La eficiencia con que se produce esta transformación ésta directamente relacionada con la proporción en su forma final y su forma inicial y también depende de las leyes físicas y químicas que gobiernan la conversión.(1)
Se denomina ciclo termodinámico al proceso que tiene lugar en los dispositivos destinados a la obtención de trabajo a partir de dos fuentes de calor a distinta temperatura (Máquinas Térmicas); o de manera inversa, a producir el paso de calor de la fuente de menor temperatura a la fuente de mayor temperatura mediante la aportación de trabajo (Refrigeradores y Bombas de Calor). (1)
Los ciclosreales se aproximan a ciclos ideales, suponiendo:
* El ciclo no implica ninguna fricción Procesos de expansión y compresión son cuasiestáticos
* Tuberías que conectan las diferentes partes del sistema están bien aisladas
* Se ignoran los cambios de energía cinética y potencial del fluido de trabajo
El rendimiento es el principal parámetro que caracteriza a un ciclo termodinámico, y...