termodinamica














Integrantes:
Javier Rosales 20.630.588
Yosiber Mendoza 20.189.148
Oswaldo Sánchez 24.397.388
Daniel Mejías 21.125.723
María fuentes 20.362.066 (B)
Sección:
2208 A

Introducción:

El trabajo que será presentado a continuación, desarrollado en el área de ¨termodinámica aplicada¨ se hablara sobre un ciclo de la misma denominado ¨Ciclo de rankine¨, de estemodo se hablará de manera más profunda y concreta del desenvolvimiento y procedimiento del mismo, así como su principal objetivo. De la misma manera se verá reflejado en presente trabajo las ideas de mejoras para dicho ciclo, así como también se plasmarán las ventajas y desventajas del ciclo aplicado a la industria fundidora de aluminio, metal, cemento y otros. Se espera que sea del agrado yentendimiento para quienes puedan leerlo.



1. Que es el ciclo rankine
Es un ciclo de potencia representativo del proceso termodinámico que tiene lugar en una central térmica de vapor. Utiliza un fluido de trabajo que alternativamente evapora y condensa, típicamente agua. Mediante la quema de un combustible, el vapor de agua es producido en una caldera a alta presión para luego ser llevado auna turbina donde se expande para generar trabajo mecánico en su eje (este eje, solidariamente unido al de un generador eléctrico, es el que generará la electricidad en la central térmica). El vapor de baja presión que sale de la turbina se introduce en un condensador, equipo donde el vapor condensa y cambia al estado líquido (habitualmente el calor es evacuado mediante una corriente derefrigeración procedente del mar, de un río o de un lago). Posteriormente, una bomba se encarga de aumentar la presión del fluido en fase líquida para volver a introducirlo nuevamente en la caldera, cerrando de esta manera el ciclo.
Existen algunas mejoras al ciclo descrito que permiten mejorar su eficiencia, como por ejemplo sobrecalentamiento del vapor a la entrada de la turbina, recalentamientoentre etapas de turbina o regeneración del agua de alimentación a caldera.
Existen también centrales alimentadas mediante energía solar térmica (centrales termo solares), en cuyo caso la caldera es sustituida por un campo de colectores cilindro-parabólicos o un sistema de helióstatos y torre. Además este tipo de centrales poseen un sistema de almacenamiento térmico, habitualmente de sales fundidas.El resto del ciclo, así como de los equipos que lo implementan, serían los mismos que se utilizan en una central térmica de vapor convencional.
2. Objetivo del ciclo rankine
El objetivo de un sistema Rankine es producir energía eléctrica para autoconsumo  aprovechando la energía térmica que actualmente se desperdicia en cada horno de fundición o en todo aquel proceso cuya fuente de calor dedesecho no sea empleado como parte del proceso propio del proceso de producción para la fundición del aluminio o cemento.


3. Diagrama T-s del ciclo
El diagrama T-s de un ciclo Rankine ideal está formado por cuatro procesos: dos isoentrópicos y dos isobáricos. La bomba y la turbina son los equipos que operan según procesos isoentrópicos (adiabáticos e internamente reversibles). Lacaldera y el condensador operan sin pérdidas de carga y por tanto sin caídas de presión. Los estados principales del ciclo quedan definidos por los números del 1 al 4 en el diagrama T-s
1: vapor sobrecalentado; 2: mezcla bifásica de título elevado o vapor húmedo; 3: líquido saturado; 4: líquido sub-enfriado). Los procesos que tenemos son los siguientes para el ciclo ideal (procesos internamentereversibles):
Proceso 1-2: Expansión isoentrópica del fluido de trabajo en la turbina desde la presión de la caldera hasta la presión del condensador. Se realiza en una turbina de vapor y se genera potencia en el eje de la misma.
Proceso 2-3: Transmisión de calor a presión constante desde el fluido de trabajo hacia el circuito de refrigeración, de forma que el fluido de trabajo alcanza el estado...