Ciclos De Vapor

El ciclo de Rankine

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 en el 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 fluido de trabajo cede calor al condensador.

http://www.uhu.es/gabriel.lopez/comun/pract_Rankine.pdf

El ciclo de Hirn

Mientras el ciclo se desarrolle bajo la curva de vapor húmedo, la temperatura no podrá sobrepasar la crítica, desaprovechando parámetros de vapor que podrían ser alcanzados técnicamente. Se puede agregar que cuanto mayor sea la temperatura final de sobrecalentamiento, mayor será el rendimiento del ciclo, pero existe una limitación técnica dada por las propiedades de los materiales que se construyen los sobre calentadores. Con materiales de acero al Carbono, sólo se alcanzan temperaturas del orden de los 400°C, por lo que par a sobrepasar esos límites, se utilizan materiales de acero aleado con Cromo y Molibdeno, pudiéndose llegar hasta temperaturas superiores a los 550°C, 

para superar esas temperaturas se deberían utilizar materiales de acero autentico (Cr – Ni) para construir los sobre calentadores; debido al elevado costo de los mismos, (no se recupera la inversión), los mismos son muy poco utilizados. También la existencia de este límite de temperatura final de sobrecalentamiento motiva a su vez que no pueda superarse una determinada presión, pues de lo contrario la salida de vapor en la expansión de la turbina volvería a ser un vapor húmedo con un título inferior al recomendable. Para poder utilizar mayores presiones de vaporización se recurre a los ciclos con recalentamiento intermedio.

http://micursada.campus.uploads.s3.amazonaws.com/files/5083505450bae.pdf

El ciclo de Carnot

En principio, cualquier ciclo termodinámico se puede utilizar para diseñar una máquina o un refrigerador, según el sentido en el que se recorra el ciclo. Puesto que, según el enunciado del Segundo Principio ninguna máquina puede tener rendimiento 100%, es importante saber cuál es el máximo rendimiento posible entre dos focos determinados. Como veremos, el ciclo de Carnot proporciona ese límite superior entre dos focos. Este ciclo es una idealización ya que está constituido por transformaciones reversibles: el intercambio de calor de la sustancia de trabajo con los focos se produce a través de isotermas y las variaciones de temperatura de forma adiabática, para que no haya pérdidas de calor.

continuación estudiaremos este ciclo para máquinas y para refrigeradores, considerando siempre que la sustancia de trabajo es un gas ideal.

Máquina de Carnot

En una máquina el ciclo se recorre en sentido horario para que el gas produzca trabajo. Las transformaciones que constituyen el ciclo de Carnot son:

  Ø  Expansión isoterma (1-2): al gas absorbe una cantidad de calor Q₁ manteniéndose a la temperatura del foco caliente T_1.

  Ø  Expansión adiabática (2-3): el gas se enfría sin pérdida de calor hasta la temperatura del foco frío T_2.

  Ø  Compresión isoterma (3-4): el gas cede el calor Q₂ al foco frío, sin variar de temperatura.

  Ø  Compresión adiabática (4-1): el gas se calienta hasta la temperatura del foco caliente T₁, cerrando el ciclo.

http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/termo2p/carnot.html