Plantas de potencia de vapor Araceli Andrade

Ciclo de potencia de vapor de Carnot WS 2 4 3 1 Turbina Caldera Compresor Condensador WE QA QB

Ciclo de potencia de vapor de Carnot 2 4 3 1 Turbina WS QA WS Caldera QB Condensador Líquido Saturado Compresor

Ciclo de potencia de vapor de Carnot 2 4 3 1 Turbina WS Vapor Saturado QA WS Caldera QB Condensador Líquido Saturado Compresor

Ciclo de potencia de vapor de Carnot 2 4 3 1 Turbina WS Vapor Saturado Vapor Húmedo QA WS Caldera QB Condensador Líquido Saturado Compresor

Ciclo de potencia de vapor de Carnot 2 4 3 1 Turbina WS Vapor Saturado Vapor Húmedo QA WS Caldera QB Condensador Vapor Húmedo parcialmente condensado Líquido Saturado Compresor

Ciclo de potencia de vapor de Carnot WS 2 4 3 1 Turbina Caldera Compresor Condensador WE QA QB

Dificultades practicas Etapa 2-3: Las turbinas que reciben el vapor saturado producen una emisión con alto contenido líquido, lo cual causa graves problemas de corrosión Etapa 4-1 Aún más difícil es el diseño de una bomba que recibe una mezcla de líquido y vapor (punto 4) y descarga un líquido saturado (punto 1).

Comparación de ciclo Carnot con ciclo Rankine WS 2 4 3 1 Turbina Caldera Compresor Condensador WE QA QB WE WS Turbina Sobrecalentador Caldera Condensador Bomba 2 3’ 3 1 4 QA QB

Ciclo de potencia de vapor de rankine Es una modificación del ciclo Carnot, con el fin de mejorar el sistema térmico corrigiendo los problemas que este produce, como: Etapa 4-1: el vapor húmedo expandido en la turbina se condense por completo, hasta el estado de liquido saturado Etapa 1-2: se realiza mediante una bomba de liquido, que eleva isentropicamente la presión para el proceso 2-3 Etapa 2-3: se sobrecalienta el fluido hasta una temperatura que supere la temperatura critica

Ciclo de potencia de vapor de rankine WE WS Turbina Sobrecalentador Caldera Condensador Bomba 2 3’ 3 1 4 QA QB

Ciclo de potencia de vapor de rankine WS Turbina QA 3 Sobrecalentador 4 3’ QB Condensador QA Caldera Líquido Saturado 1 2 WE Bomba

Ciclo de potencia de vapor de rankine WS Turbina QA 3 Sobrecalentador 4 3’ QB Condensador QA Caldera Líquido Saturado 1 2 WE Bomba Líquido Subenfriado

Ciclo de potencia de vapor de rankine WS Turbina QA 3 Sobrecalentador 4 Vapor Saturado 3’ QB Condensador QA Caldera Líquido Saturado 1 2 WE Bomba Líquido Subenfriado

Ciclo de potencia de vapor de rankine Vapor Sobrecalentado WS Turbina QA 3 Sobrecalentador 4 Vapor Saturado 3’ QB Condensador QA Caldera Líquido Saturado 1 2 WE Bomba Líquido Subenfriado

Ciclo de potencia de vapor de rankine Vapor Sobrecalentado WS Turbina Vapor Húmedo QA 3 Sobrecalentador 4 Vapor Saturado 3’ QB Condensador QA Caldera Líquido Saturado 1 2 WE Bomba Líquido Subenfriado

Ciclo de potencia de vapor de rankine WE WS Turbina Sobrecalentador Caldera Condensador Bomba 2 3’ 3 1 4 QA QB

Análisis energético del ciclo rankine 𝑤 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 = ℎ 2 − ℎ 1 , 𝑠 1 = 𝑠 2 (trabajo isentrópico de la bomba) 𝑤 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 = 𝑣 𝑓1 𝑃 2 − 𝑃 1 (donde 𝑣 𝑓1 es el volumen especifico del liquido saturado) 𝑞 𝑠𝑢𝑚 = 𝑞 2 − 𝑞 3 = ℎ 3 − ℎ 2 , 𝑃 3 = 𝑃 2 (calor suministrado por unidad de masa) 𝑤 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛𝑎 = ℎ 3 − ℎ 4 , 𝑠 3 = 𝑠 4 (trabajo isentrópico de la turbina) 𝑞 𝑐𝑒𝑑 = ℎ 4 − ℎ 1 , 𝑃 4 = 𝑃 1 (calor cedido en el condensador)

Análisis energético del ciclo rankine Rendimiento térmico 𝜂 𝑡 = 𝑤 𝑡, 𝑠𝑎𝑙 − 𝑤 𝑏, 𝑒𝑛𝑡 𝑞 𝑠𝑢𝑚 = ℎ 3 − ℎ 4 − 𝑣 𝑓1 𝑃 2 − 𝑃 1 ℎ 3 − ℎ 2 𝜂 𝑡 =1− 𝑞 𝑐𝑒𝑑 𝑞 𝑠𝑢𝑚 =1− ℎ 4 − ℎ 1 ℎ 3 − ℎ 2

Ciclos de potencia a vapor alternos Sistema de Cogeneración La cogeneración establece la producción de más de una forma útil de energía a partir de la misma fuente de energía.

Ciclos de potencia a vapor alternos Ciclo combinado Un ciclo de potencia combinado es un ciclo basado en el acoplamiento de dos ciclos de potencia diferentes, de modo que el calor residual en un ciclo sea utilizado por el otro, parcial o totalmente, como fuente térmica.

Ciclos de potencia a vapor alternos Ciclo binario Es aquel en el que el calor extraído durante el proceso de cesión de calor de un ciclo de potencia se utiliza como calor que entra en otro ciclo de potencia.

Ciclos de potencia a vapor WE WS Turbina Sobrecalentador Caldera Condensador Bomba 2 3’ 3 1 4 QA QB