Ciclo Rankine

República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Popular para la Educación Universidad José Antonio Páez Facultad De Ingeniería

Ciclo Rankine Profesor: Luis Ortega

Integrantes: Álvarez Eli Saul CI: 26.844.132 Bufi Ángel CI: 24.969.401 Herrera Diego CI: 26.924.282 Moras Samuel CI: 24.472.159

San Diego – Estado Carabobo – Septiembre 2019

Índice Pág. Introducción……………………………………………………………………. 3 Ciclo Rankine…………………………………………………………………... 5 Análisis de energía del ciclo Rankine ideal …………………………………. 7 Ejemplos prácticos…………………………………………………………… 9 Ciclo Rankine Con Recalentamiento….…………………………………… 11 Ciclo Rankine regenerativo…………………………………………………. 14 Cogeneración……….…………………………….………………………..... 18 Características de la cogeneración………………………………………… 19 Tipos de plantas de cogeneración………………………………………...

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Conclusión……………………………………………………………………

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Bibliografía……………………………………………………………………. 26

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Introducción Los ciclos de potencia de gas o dispositivos cíclicos generadores de potencia revisten de gran importancia en el estudio de la termodinámica ya que varios sistemas y maquinas se basan en su funcionamiento. Los modernos motores automotrices, camiones, barcos, turbinas de gas son ejemplo de aplicaciones extremadamente útiles de estos procesos. De allí, que nos es de extrañar la importancia que cobra su aplicación en la producción de alimentos y bienes, a través de procesos de producción de potencia o fuerza y de la refrigeración ambiental y puntual. Por esto, se observa la importancia de estudiar dichos ciclos, la forma como se producen y sus principales diagramas, pues todo ingeniero debe hacer uso cotidiano de estos, en su trabajo o su vida común. A continuación se presentan las principales características del proceso, así como, ejercicios resueltos a fin de demostrar de forma didáctica su aplicación e importancia. Dentro de los proceso de potencia de vapor y gas tenemos las turbinas, plantas y centrales de enrgia, motores de automóviles, etc. La mayor parte de los dispositivos que producen potencia operan en ciclos, y su estudio es una parte importante de la termodinámica. Los ciclos se llevan a cabo en los dispositivos reales son difíciles de analizar debido a la presencia de efectos complicados, como la fricción y la falta de tiempo suficiente para establecer las condiciones de equilibrio durante el ciclo. Para que sea factible el estudio analítico de un ciclo es necesario mantener estas complejidades en un nivel manejable y utilizar algunas idealizaciones.

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Cuando el ciclo real se elimina todas las irreversibilidades y complejidades internas, se consigue finalmente un ciclo que se parece en gran medida al real pero que está formado en su totalidad de procesos internamente reversibles, ciclo conocido como Ciclo Ideal. Un modelo idealizado permite realizar un estudio con las características generales de los procesos reales a los cuales representan.

Figura 1. Diagrama P-s de Ciclo Ideal Vs Ciclo Real. Tomado de Termodinámica de Cengel y Boles. 6ta Edición. Las idealizaciones y simplificaciones empleadas comúnmente en el análisis de los ciclos de potencia, pueden resumirse del siguiente modo: •

El ciclo no implica ninguna fricción; lo que implica que el fluido de trabajo no experimenta caída de presión.

•

Todos los procesos de expansión y compresión ocurren en la forma de cuasiequilibrio.

•

Las tuberías que conectan a los diferentes componentes de un sistema, están muy bien aisladas y la transferencia de calor a través de ellas es insignificante.

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•

Ignorar los cambios de energía potencial y cinética, también es común en los análisis de sistemas de potencia; pues sus valores suelen ser muy pequeños en comparación con los valores restantes de la ecuación.

CICLO RANKINE EL CICLO IDEAL PARA LOS CICLOS DE POTENCIA DE VAPOR Es posible eliminar muchos de los aspectos imprácticos asociados con el ciclo de Carnot si el vapor es sobrecalentado en la caldera y condensado por completo en el condensador, como se muestra de manera esquemática en un diagrama T-s en la figura 2. Lo que resulta es el ciclo Rankine, el cual es el ciclo ideal para las centrales eléctricas de vapor. El ciclo Rankine ideal no incluye ninguna irreversibilidad interna y está compuesto de los siguientes cuatro procesos: 1-2 Compresión isentrópica en una bomba 2-3 Adición de calor a presión constante en una caldera 3-4 Expansión isentrópica en una turbina 4-1 Rechazo de calor a presión constante en un condensador

Figura 2 Ciclo Rankine ideal Simple 5

El agua entra a la bomba en el estado 1 como líquido saturado y se condensa isentrópicamente hasta la presión de operación de la caldera. La temperatura del agua aumenta un poco durante este proceso de compresión isentrópica debido a una ligera disminución en el volumen específico del agua. La distancia vertical entre los estados 1 y 2 en el diagrama T-s se exagera de manera considerable para mayor claridad. El agua entra a la caldera como líquido comprimido en el estado 2 y sale como vapor sobrecalentado en el estado 3. La caldera es básicamente un gran intercambiador de calor donde el calor que se origina en los gases de combustión, reactores nucleares u otras fuentes, se transfiere al agua esencialmente a presión constante. La caldera, junto con la sección (sobrecalentador) donde el vapor se sobrecalienta, recibe el nombre de generador de vapor. El vapor sobre calentado en el estado 3 entra a la turbina donde se expande isentrópicamente y produce trabajo al hacer girar el eje conectado a un generador eléctrico. La presión y la temperatura del vapor disminuyen durante este proceso hasta los valores en el estado 4, donde el vapor entra al condensador. En este estado el vapor es por lo general un vapor húmedo con una alta calidad. El vapor se condensa a presión constante en el condensador, el cual es básicamente un gran intercambiador de calor, rechazando el calor hacia un medio de enfriamiento como un lago, un río o la atmósfera. El vapor sale del condensador como líquido saturado y entra a la bomba, completan do el ciclo. En áreas donde el agua es muy valiosa, las centrales eléctricas son enfriadas con aire en lu gar de agua.

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Este método de enfriamiento, que también se emplea en motores de automóvil, es conocido como enfriamiento seco. Varias centrales eléctricas en el mundo, incluidas algunas en Estados Unidos, utilizan enfriamiento seco para conservar el agua. Recuerde que el área bajo la curva del proceso en un diagrama T-s representa la transferencia de calor para procesos internamente reversibles; y observe que el área bajo la curva del proceso 2-3 representa el calor transferido hacia el agua en la caldera y que el área bajo la curva del proceso 4-1 representa el calor rechazado en el condensador. La diferencia entre estas dos (el área encerrada por el ciclo) es el trabajo neto producido durante el ciclo.

Análisis de Energía del ciclo Rankine ideal Los cuatro componentes asociados con el ciclo Rankine (la bomba, la caldera, la turbina y el condensador) son dispositivos de flujo estacionario, por lo tanto los cuatro procesos que conforman el ciclo Rankine pueden ser analizados como procesos de flujo estacionario. Por lo general, los cambios en la energía cinética y potencial del vapor son pequeños en relación con los términos de trabajo y de transferencia de calor, de manera que son insignificantes. Entonces, la ecuación de energía de flujo estacionario por unidad de masa de vapor se reduce a

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La caldera y el condensador no incluyen ningún trabajo y se supone que la bomba y la turbina son isentrópicas, entonces la relación de conservación de la energía para cada dispositivo puede expresarse como:

Donde

La eficiencia de conversión de las centrales eléctricas estadounidenses se expresa a menudo en términos de la tasa térmica, que es la cantidad en Btu de calor suministrada para generar 1 kWh de electricidad. Cuanto menor es la tasa térmica, más grande será la eficiencia.

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Si se considera que 1 kWh = 3 412 Btu, y sin tomar en cuenta las pérdidas asociadas con la conversión de potencia en el eje a potencia eléctrica, la relación entre la tasa térmica y la eficiencia térmica puede expresarse como

Por ejemplo, una tasa térmica de 11 363 Btu/kWh es equivalente a una eficiencia térmica de 30 por ciento. La eficiencia térmica también puede interpretarse como la relación entre el área encerrada por el ciclo en un diagrama T-s y el área bajo el proceso de adición de calor. El uso de estas relaciones se ilustra en el siguiente ejemplo

EJEMPLO 1 El ciclo Rankine ideal simple Considere una central eléctrica de vapor que opera en el ciclo Rankine ideal simple. El vapor de agua entra a la turbina a 3 MPa y 350 °C y es condensado en el condensador a una presión de 75 kPa. Determine la eficiencia térmica de este ciclo. Solución Se tiene una central eléctrica de vapor que opera en el ciclo Rankine ideal simple. Se determinará la eficiencia térmica del ciclo. Suposiciones 1 Existen condiciones estacionarias de operación. 2 Los cambios en las energías cinética y potencial son insignificantes. Análisis El es quema de la central y el diagrama T-s del ciclo se muestra en la figura 3. Observe que la central opera en el ciclo Rankine ideal, por lo tanto la turbina y la bomba son isentrópicas, no hay caídas de presión en la caldera ni en el condensador y el vapor sale de este último para entrar a la bomba como líquido saturado a la presión del condesador.

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Figura 3

Primero se determinan las entalpías en varios puntos del ciclo, utilizando los datos de las tablas de vapor

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Por lo tanto

La eficiencia térmica también podría determinarse a partir de

Es decir, esta central eléctrica convierte en trabajo neto 26 por ciento del calor que recibe de la caldera. Una central eléctrica real que opera entre los mismos límites de temperatura y presión tendrá una eficiencia menor debido a irreversibilidades como la fricción.

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Ciclo Rankine con recalentamiento En la última sección se mencionó que el aumento en la presión de la caldera incrementa la eficiencia térmica del ciclo Rankine, pero que también incrementa el contenido de humedad del vapor a niveles inaceptables. Entonces, es natural formular la siguiente pregunta: ¿Cómo podemos aprovechar las mayores eficiencias a presiones más altas de la Caldera sin tener que enfrentar el problema de humedad excesiva en las etapas Finales de la turbina? Se puede pensar en dos posibilidades: 1. Sobrecalentar el vapor a temperaturas muy altas antes de que entre a la turbina. Ésta sería la solución deseable porque la temperatura promedio a la que se añade calor también se incrementaría, lo cual aumentaría la eficiencia del ciclo. Sin embargo, no es una solución viable ya que requiere elevar la temperatura del vapor hasta niveles metalúrgicamente inseguros. 2. Expandir el vapor en la turbina en dos etapas y recalentarlo entre ellas. En otras palabras, modificar el ciclo Rankine ideal simple con un proceso de recalentamiento. El recalentamiento es una solución práctica al problema de humedad excesiva en turbinas y es comúnmente utilizada en Modernas centrales eléctricas de vapor. El diagrama T-s del ciclo Rankine ideal con recalentamiento y el esquema de la central eléctrica que operan en este ciclo se muestran en la figura 4. El ciclo Rankine ideal con recalentamiento difiere del ciclo Rankine ideal simple en que el proceso de expansión sucede en dos etapas. En la primera (la turbina de alta presión), el vapor se expande isentrópicamente hasta una 12

presión intermedia y regresa a la caldera donde se recalienta a presión constante, por lo general hasta la temperatura de entrada de la turbina de la primera etapa. Después, el vapor se expande isentrópicamente en la segunda etapa (turbina de baja presión) hasta la presión del condensador. De modo que la entrada de calor total y la salida total de trabajo de la turbina en un ciclo de recalentamiento vienen a ser:

La incorporación de un recalentamiento simple en una central eléctrica moderna mejora la eficiencia del ciclo en 4 o 5 por ciento, lo que incrementa la temperatura promedio a la cual el calor se transfiere al vapor. La temperatura promedio durante el proceso de recalentamiento puede incrementarse aumentando el número de etapas de expansión y recalentamiento. Cuando se hace esto, los procesos de expansión y recalentamiento se acercan a un proceso isotérmico a la temperatura máxima, como se muestra en la figura 4. Sin embargo, el uso de más de dos etapas de recalentamiento no es práctico. El mejoramiento teórico en la eficiencia del segundo recalentamiento es cercano a la mitad del originado a partir del recalentamiento simple.

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Figura 4 Si la presión de entrada de la turbina no es lo suficientemente alta, el doble recalentamiento resulta en un escape sobrecalentado. Esto es indeseable porque causaría que la temperatura promedio para el rechazo de calor aumente y de esta manera la eficiencia del ciclo disminuya. Por lo tanto, el doble recalentamiento se utiliza solamente en centrales eléctricas de presión supercrítica (P > 22.06 MPa). Una tercera etapa de recalentamiento incrementa la eficiencia del ciclo en casi la mitad de la mejora alcanzada por el segundo recalentamiento. Esta ganancia es tan pequeña que no justifica el costo y la complejidad adicionales. Él ciclo de recalentamiento fue introducido a mediados de la década de los veinte, pero fue abandonada en los años treinta debido a las dificultades operacionales.

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Con el tiempo, al final de los años cuarenta el aumento estable en las presiones de la caldera hizo necesario reintroducir un solo recalentamiento, así como el doble recalentamiento a principios de los cincuenta. Las temperaturas de recalentamiento son muy cercanas o iguales a la temperatura de entrada a la turbina. La presión de recalentamiento óptima se acerca a un cuarto de la presión máxima del ciclo. Por ejemplo, la presión óptima de recalentamiento para un ciclo con una presión de caldera de 12 MPa es aproximadamente de 3 MPa. Recuerde que el único propósito del ciclo de recalentamiento es reducir el contenido de humedad del vapor en las etapas finales del proceso de expansión. Si se contara con materiales que soportaran temperaturas suficientemente Altas, no habría necesidad del ciclo de recalentamiento. El ciclo Rankine con recalentamiento puede ayudar a elevar mínimamente la eficiencia del ciclo, pero se usa para alargar el tiempo de vida de la turbina. Idealmente podríamos usar una cantidad infinita de recalentamientos para continuar elevando la eficiencia, pero en la práctica solo se usan dos o tres, ya que la ganancia de trabajos es muy pequeña.

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Ciclo Rankine Regenerativo La eficiencia del ciclo Rankine es menor que un ciclo de Carnot, porque se añade calor distinto al de la temperatura más alta. Este defecto se puede compensar usando un ciclo regenerativo. En la figura A el líquido se bombea hacia unos serpentines en la turbina para lograr una transmisión de calor. Así, podemos decir que el fluido sufre un incremento de temperatura reversible de a hasta b, mientras que se expande y enfría reversiblemente desde d hasta e.

Figura A o 5

•El calor es añadido al ciclo a una temperatura constante TA •El calor es rechazado del ciclo a otra temperatura constante TB. •Todos los procesos son, o los consideramos, reversibles.

Aunque una turbina como la descrita anteriormente se pudiera construir, seria dañino para ella ya que aumentaría considerablemente la humedad por la disminución de temperatura.

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Podemos sugerir un método alternativo, el cual consiste en extraer una pequeña porción del vapor en la turbina, antes de que se expanda completamente. Esta extracción se mezcla con él líquido proveniente de una primer bomba en un calentador "abierto" o "por contacto". De esta forma podemos incrementar la temperatura del fluido sin de incrementar la calidad del vapor en la turbina. Si tuviéramos una cantidad infinita de puntos de extracción a diferentes temperaturas en el proceso de expansión, la diferencia de temperaturas entre el vapor extraído y él líquido proveniente de la bomba seria mínima, lo mismo pasaría con la irreversibilidad que se produce al mezclar ambos fluidos. Para este sistema hipotético, el calor se transfiere solamente en los puntos donde la temperatura es máxima y mínima. Si tenemos un número finito de puntos de extracción la irreversibilidad de las mezclas hace que exista una pérdida de energía. Aunque estas pérdidas se den, la eficiencia térmica de un ciclo regenerativo irreversible puede ser mayor que un ciclo Rankine reversible común. Esto es posible gracias a que en un ciclo regenerativo el calor se añade a una temperatura promedio más alta, y por eso un mayor porcentaje de este calor puede ser convertido en trabajo. Dado que la mayor pérdida de energía de una planta de potencia se presenta en el condensador, en donde se desecha calor al medio enfriador, es pertinente considerar métodos de reducir este calor desechado y de mejorar la eficiencia del ciclo.

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El método más deseable de calentamiento del condensador seria uno que fuera reversible y continuo. Suponiendo que esto fuera posible el diagrama T-S estaría representado por la figura siguiente:

En este diagrama se considera que el vapor está saturado al inicio de la expansión. La curva 4-5 es paralela a la 3-6 puesto que se postuló que el calentamiento es reversible. Se observara que el incremento de Entropía durante el calentamiento es igual a la disminución durante la expansión y enfriamiento del vapor, y que el área 4, 5, 6,3 es igual al área 1, 2, 3, 6,7. En la práctica, este ciclo ideal se obtiene de forma aproximada permitiendo que el condensado de la bomba de alimentación se caliente en un calentador o en calentadores separados por el vapor que se extrae de la turbina después que este se ha expandido en forma parcial y ha realizado un trabajo. El vapor extraído de la turbina puede mezclarse directamente con el condensado (como en un calentador abierto) o bien intercambiar calor en forma directa y condensar (como en un calentador cerrado)

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En la figura se muestra un esquema de un ciclo práctico:

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Se tienen dos tipos de calentadores: Abierto.- Donde se mezcla el vapor de extracción y el condensado logrando un líquido saturado. Cerrado.- Es el más común donde se transmite la energía del vapor extraído por convección al líquido saturado.

COGENERACIÓN Cogeneración significa producción simultánea de dos o más tipos de energía. Normalmente las energías generadas son electricidad y calor, aunque puede ser también energía mecánica y calor (y/o frío). La producción simultánea supone que puede ser utilizada simultáneamente, lo que implica proximidad de la planta generadora a los consumos, en contraposición al sistema convencional de producción de electricidad en centrales termoeléctricas independientes, donde también se desprende calor, pero éste no es aprovechado y ha de ser eliminado al ambiente.

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Recordemos que la termodinámica obliga a la evacuación de una cierta cantidad de calor en todo proceso térmico de producción de electricidad, ya que todo el calor absorbido no puede transformarse en trabajo. El objetivo de la cogeneración es que no se pierda esta gran cantidad de energía. Los sistemas de intercambio de cogeneración son sistemas de producción en los que se obtiene simultáneamente energía eléctrica y energía térmica útil partiendo de un único combustible. Al generar electricidad con un motor generador o una turbina, el aprovechamiento de la energía primaria del combustible es del 25% al 35%, lo demás se pierde. Al cogenerar se puede llegar a aprovechar del 70% al 85% de la energía que entrega el combustible. La mejora de la eficiencia térmica de la cogeneración se basa en el aprovechamiento del calor residual de los sistemas de refrigeración de los motores de combustión interna para la generación de electricidad.

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PRINCIPALES CARACTERISTICAS DE LA COGENERACIÓN Analizando lo que antecede podemos señalar las principales características diferenciales de la cogeneración, a saber: a) Se aprovechan varios tipos de energía, por lo que tiene un potencial de rendimiento mayor que una central convencional. A su vez este mayor rendimiento da origen a tres de sus mayores ventajas: menor consumo de combustible, coste de producción menor y menor impacto ambiental. b) Se produce la energía donde se consume, por lo que hay menores pérdidas por transporte y aumenta la autonomía de las fábricas.

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ELEMENTOS DE UNA PLANTA DE COGENERACIÓN Los elementos comunes a cualquier planta de cogeneración son los siguientes: 1. Fuente de energía primaria. Suele ser gas natural, gasóleo o fuelóleo. 2. El elemento motor. Es el elemento encargado de convertir energía térmica o química en mecánica. Dependiendo del tipo de planta, puede tratarse de turbinas de gas, turbinas de vapor o motores alternativos. 3. El sistema de aprovechamiento de energía mecánica. En general suele estar formado por un alternador que la transforma en eléctrica, muy versátil y fácil de aprovechar, pero también puede tratarse de compresores, bombas, etc, donde la energía mecánica se aprovecha directamente. 4. El sistema de aprovechamiento de calor. Puede tratarse de calderas recuperadoras de calor de gases de escape, secaderos o intercambiadores de calor, o incluso unidades de absorción que producen frío a partir de este calor de bajo rango. 5. Sistemas de refrigeración. Al final, siempre una parte de la energía térmica contenida en el combustible no será aprovechada en la planta y debe ser evacuada. Las torres de refrigeración. Los aerocondensadores o los intercambiadores suelen ser elementos habituales de estos sistemas. Un objetivo muy importante del diseño de una planta de cogeneración es minimizar esta cantidad de calor desaprovechada y evacuada a la atmósfera. 6. Sistema de tratamiento de agua. Tanto el sistema de refrigeración como el de aprovechamiento de calor requieren unas especificaciones en las características físico-químicas del fluido que utilizan (generalmente agua) que requiere de una serie de sistemas para su tratamiento y control.

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7. Sistema de control, que se encarga del gobierno de las instalaciones, normalmente muy automatizadas. 8. Sistema eléctrico, que permite tanto la alimentación de los equipos auxiliares de la planta, como la exportación/importación de energía eléctrica necesaria para cumplir el balance. La fiabilidad de esta instalación es muy importante, así como la posibilidad de trabajo en isla, lo que permite alimentar la fábrica en situación de deficiencia de la red externa y estar disponible inmediatamente en el momento que se restablezcan las condiciones del servicio.

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TIPOS DE PLANTAS DE COGENERACIÓN

A) COGENERACIÓN CON MOTOR DE GAS Utilizan gas, gasóleo o fuel-oil como combustible. Son muy eficientes eléctricamente, pero son poco eficientes térmicamente. El sistema de recuperación térmica se diseña en función de los requisitos de la industria y en general se basan en la producción de vapor a baja presión (hasta 10 bares), aceite térmico y en el aprovechamiento del circuito de alta temperatura del agua de refrigeración del motor. Son también adecuadas la producción de frío por absorción, bien a través del vapor generado con los gases en máquinas de doble efecto, o utilizando directamente el calor del agua de refrigeración en máquinas de simple efecto. Este tipo de instalaciones es conveniente para potencias bajas (hasta 15 MW) en las que la generación eléctrica es muy importante en el peso del plan de negocio. Los motores son la máquina térmica que más rendimiento tiene, pues es capaz de convertir actualmente hasta el 45% de la energía química contenida en el combustible en energía eléctrica, y se espera que en los próximos años este rendimiento aumente.

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B) COGENERACIÓN CON TURBINA DE GAS En los sistemas con turbina de gas se quema combustible en un turbogenerador. Parte de la energía se transforma en energía mecánica, que se transformará con la ayuda del alternador en energía eléctrica. Su rendimiento eléctrico es inferior al de los motores alternativos, pero presentan la ventaja de que permiten una recuperación fácil del calor, que se encuentra concentrado en su práctica totalidad en sus gases de escape, que está a una temperatura de unos 500ºC, idónea para producir vapor en una caldea de recuperación Cuando se presenta en el denominado ciclo simple, el sistema consta de una turbina de gas y una caldera de recuperación, generándose vapor directamente a la presión de utilización en la planta de proceso asociada a la cogeneración. Su aplicación es adecuada cuando los requisitos de vapor son importantes (>10 t/h), situación que se encuentra fácilmente en numerosas industrias (alimentación, química, papelera). Son plantas de gran fiabilidad y económicamente rentables cuando están diseñadas para una aplicación determinada. El diseño del sistema de recuperación de calor es fundamental, pues su economía está directamente ligada al mismo, ya que a diferencia de las plantas con motores alternativos el precio del calor recuperado es esencial en un ciclo simple de turbina de gas. C) COGENERACIÓN CON TURBINA DE VAPOR En estos sistemas, la energía mecánica se produce por la expansión del vapor de alta presión procedente de una caldera convencional. El uso de esta turbina fue el primero en cogeneración.

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Actualmente su aplicación ha quedado prácticamente limitada como complemento para ciclos combinados o en instalaciones que utilizan combustibles residuales, como biomasa subproductos residuales que se generan en la industria principal a la que está asociada la planta de cogeneración. Dependiendo de la presión de salida del vapor de la turbina se clasifican en turbinas a contrapresión, en donde esta presión está por encima de la atmosférica, y las turbinas a condensación, en las cuales ésta está por debajo de la atmosférica y han de estar provistas de un condensador. En ambos caso se puede disponer de salidas intermedias, extracciones, haciendo posible la utilización en proceso a diferentes niveles de presión.

D) COGENERACIÓN EN CICLO COMBINADO CON TURBINA DE GAS Y VAPOR La aplicación conjunta de una turbina de gas y una turbina de vapor es lo que se denomina " Ciclo Combinado". Este vapor puede descomprimirse en una turbina de vapor produciendo una energía eléctrica adicional. La salida de la turbina será vapor de baja presión, que puede aprovecharse como tal o condensarse en un condensador presurizado, produciendo agua caliente o agua sobrecalentada, que será utilizado en la industria asociada. Si la demanda de vapor es mayor que la que pueden proporcionar los gases de escape, puede producirse una cantidad de vapor adicional utilizando un quemador de postcombustión, introduciendo una cantidad adicional de combustible (gas natural) directamente a un quemador especial con el que cuenta la caldera.

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Esto puede hacerse porque los gases de escape son aun suficientemente ricos en oxígeno (en un ciclo combinado con motor alternativo no podría hacerse, ya que los gases de escape son pobres en oxígeno) En un ciclo combinado con turbina de gas el proceso de vapor es esencial para lograr la eficiencia del mismo. La selección de la presión y la temperatura del vapor vivo se hacen en función de las turbinas de gas y vapor seleccionadas, selección que debe realizarse con criterios de eficiencia y economía. Por ello se requiere una ingeniería apropiada capaz de crear procesos adaptados al consumo de la planta industrial asociada a la cogeneración, que al mismo tiempo dispongan de gran flexibilidad que posibilite su trabajo eficiente en situaciones alejadas del punto de diseño. Una variante del ciclo combinado expuesto, en el que la turbina de vapor trabaja a contrapresión (esto es, descomprime el vapor entre una presión elevada y una presión inferior, siempre superior a la atmosférica) es el ciclo combinado a condensación, en el que el aprovechamiento del calor se realiza antes de la turbina de vapor, quedando ésta como elemento final del proceso. El vapor de salida se condensa en un condensador que trabaja a presión inferior a la atmosférica, para que el salto térmico sea el mayor posible. E) COGENERACIÓN CON MOTOR DE GAS Y TURBINA DE VAPOR En este tipo de plantas, el calor contenido en los humos de escape del motor se recupera en una caldera de recuperación, produciendo vapor que es utilizado en una turbina de vapor para producir más energía eléctrica o energía mecánica.

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El circuito de refrigeración de alta temperatura del motor se recupera en intercambiadores, y el calor recuperado se utiliza directamente en la industria asociada a la planta de cogeneración. El rendimiento eléctrico en esta planta es alto, mientras que el térmico disminuye considerablemente. Es interesante para plantas con demandas de calor bajas que rentabilizan la inversión por la venta de energía eléctrica, fundamentalmente.

Conclusión Al finalizar la presente investigación podemos notar lo esencial que es el calor y temperatura para continuar con nuestra rutina cotidiana moderna, ya que sin los ciclos antes mencionado muchas plantas industriales, ya sea de alimentación, generación eléctrica u manufactura-producción de otro objeto ya elaborado o semielaborado no funcionarían de la manera más eficiente y rentable para ya mencionadas organizaciones, ya sean usados para generar electricidad para otras máquinas, generar vapor para sistemas neumáticos u aprovechar la energía térmica generada para otros fines mecánicos.

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Biblografia •

Itamar Bernal, (22 de enero del 2013). Ciclo rankine con

recalentamiento. Recuperado de https://es.slideshare.net/ita7/ciclo-rankinecon-recalentamiento.

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Yunus A, Cengel y Michael A. Bones. (2002). Termodinámica (5ta ed.)

Mexico, DF: McGraw-Hill.

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