{"id":41070,"date":"2019-09-25T21:42:31","date_gmt":"2019-09-25T20:42:31","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/que-es-la-eficiencia-termica-del-ciclo-de-rankine-definicion\/"},"modified":"2020-01-13T12:45:05","modified_gmt":"2020-01-13T11:45:05","slug":"que-es-la-eficiencia-termica-del-ciclo-de-rankine-definicion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-la-eficiencia-termica-del-ciclo-de-rankine-definicion\/","title":{"rendered":"\u00bfQu\u00e9 es la eficiencia t\u00e9rmica del ciclo de Rankine? Definici\u00f3n"},"content":{"rendered":"
\n
Eficiencia t\u00e9rmica del ciclo de Rankine.\u00a0Para calcular la eficiencia t\u00e9rmica del ciclo de Rankine (sin recalentamiento), los ingenieros utilizan la primera ley de la termodin\u00e1mica en t\u00e9rminos de entalp\u00eda.\u00a0Ingenieria termal<\/div>\n<\/div>\n
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Eficiencia t\u00e9rmica del ciclo de Rankine<\/h2>\n
\"termodin\u00e1mica<\/a>
Ciclo de Rankine – Termodin\u00e1mica como ciencia de conversi\u00f3n de energ\u00eda<\/figcaption><\/figure>\n

El\u00a0ciclo Rankine<\/strong>\u00a0describe estrechamente los procesos en los motores t\u00e9rmicos de vapor que funcionan com\u00fanmente encontrados en la mayor\u00eda de\u00a0las centrales t\u00e9rmicas<\/strong>\u00a0.\u00a0Las fuentes de calor utilizadas en estas plantas de energ\u00eda son por lo general de la combusti\u00f3n de combustibles f\u00f3siles, como carb\u00f3n, gas natural, o tambi\u00e9n la\u00a0fisi\u00f3n nuclear<\/strong>\u00a0.<\/p>\n

Una\u00a0planta de energ\u00eda nuclear<\/strong><\/a>\u00a0(estaci\u00f3n de energ\u00eda nuclear) se parece a una estaci\u00f3n de energ\u00eda t\u00e9rmica est\u00e1ndar con una excepci\u00f3n.\u00a0La fuente de calor en la central nuclear es un\u00a0reactor nuclear<\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0Como es t\u00edpico en todas las centrales t\u00e9rmicas convencionales, el calor se utiliza para generar\u00a0vapor<\/a>\u00a0que impulsa una turbina de vapor conectada a un generador que produce electricidad.<\/p>\n

T\u00edpicamente, la mayor\u00eda de\u00a0las plantas de energ\u00eda nuclear<\/strong>\u00a0opera\u00a0turbinas de vapor de condensaci\u00f3n de etapas m\u00faltiples<\/strong>\u00a0.\u00a0En estas turbinas, la etapa de alta presi\u00f3n recibe\u00a0vapor<\/a>\u00a0(este vapor es vapor casi saturado – x = 0.995 – punto C en la figura;\u00a06 MPa<\/strong>\u00a0; 275.6 \u00b0 C) desde un generador de vapor y lo expulsa al separador-recalentador de humedad (punto D )\u00a0El vapor debe recalentarse para evitar da\u00f1os que puedan ocasionar a las aspas de la turbina de vapor el vapor de\u00a0baja calidad<\/a>\u00a0.\u00a0El recalentador calienta el vapor (punto D) y luego el vapor se dirige a la etapa de baja presi\u00f3n de la turbina de vapor, donde se expande (punto E a F).\u00a0El vapor agotado se condensa en el condensador y est\u00e1 a una presi\u00f3n muy por debajo de la atmosf\u00e9rica (presi\u00f3n absoluta de0.008 MPa<\/strong>\u00a0), y est\u00e1 en un estado parcialmente condensado (punto F), t\u00edpicamente de una calidad cercana al 90%.<\/p>\n

En este caso, los generadores de vapor, la turbina de vapor, los condensadores y las bombas de agua de alimentaci\u00f3n constituyen un motor t\u00e9rmico, sujeto a las limitaciones de eficiencia impuestas por la\u00a0segunda ley de la termodin\u00e1mica<\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0En el caso ideal (sin fricci\u00f3n, procesos reversibles, dise\u00f1o perfecto), este motor t\u00e9rmico tendr\u00eda una\u00a0eficiencia<\/a>\u00a0de\u00a0Carnot<\/a>\u00a0de<\/p>\n

= 1 – T\u00a0fr\u00edo<\/sub>\u00a0\/ T\u00a0caliente<\/sub>\u00a0= 1 – 315\/549 = 42.6%<\/p>\n

donde la temperatura del dep\u00f3sito caliente es de 275.6 \u00b0 C (548.7K), la temperatura del dep\u00f3sito fr\u00edo es de 41.5 \u00b0 C (314.7K).\u00a0Pero la central nuclear es el\u00a0motor t\u00e9rmico real<\/strong>\u00a0, en el que los procesos termodin\u00e1micos son de alguna manera irreversibles.\u00a0No se hacen infinitamente lento.\u00a0En dispositivos reales (como turbinas, bombas y compresores) una fricci\u00f3n mec\u00e1nica y p\u00e9rdidas de calor causan p\u00e9rdidas adicionales de eficiencia.<\/p>\n

Para calcular la\u00a0eficiencia t\u00e9rmica<\/strong>\u00a0del\u00a0ciclo de Rankine<\/strong>\u00a0m\u00e1s simple\u00a0(sin recalentamiento), los ingenieros utilizan la\u00a0primera ley de la termodin\u00e1mica en t\u00e9rminos de entalp\u00eda en<\/strong><\/a>\u00a0lugar de en t\u00e9rminos de energ\u00eda interna.<\/p>\n

La primera ley en t\u00e9rminos de entalp\u00eda es:<\/p>\n

dH = dQ + Vdp<\/strong><\/em><\/p>\n

En esta ecuaci\u00f3n, el t\u00e9rmino\u00a0Vdp<\/em><\/strong>\u00a0es un\u00a0proceso de flujo de trabajo.\u00a0<\/strong>Este trabajo, \u00a0\u00a0Vdp<\/em><\/strong>\u00a0, se utiliza para\u00a0sistemas de flujo abierto<\/strong>\u00a0como una\u00a0turbina<\/strong>\u00a0o una\u00a0bomba<\/strong>\u00a0en la que hay un\u00a0“dp”<\/strong>\u00a0, es decir, un cambio de presi\u00f3n.\u00a0No hay cambios en el\u00a0volumen de control<\/a>\u00a0.\u00a0Como puede verse, esta forma de ley\u00a0simplifica la descripci\u00f3n de la transferencia de energ\u00eda<\/strong>\u00a0.\u00a0A presi\u00f3n constante<\/strong>\u00a0, el\u00a0cambio de entalp\u00eda<\/strong>\u00a0es igual a la\u00a0energ\u00eda<\/strong>\u00a0transferida del ambiente a trav\u00e9s del calentamiento:<\/p>\n

Proceso isob\u00e1rico (Vdp = 0):<\/span><\/strong><\/p>\n

dH = dQ \u2192 Q = H\u00a0<\/span><\/strong>2<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0– H\u00a0<\/span><\/strong>1<\/span><\/sub><\/strong><\/p>\n

En una entrop\u00eda constante<\/span><\/strong>\u00a0, es decir, en un proceso isentr\u00f3pico, el\u00a0<\/span>cambio de entalp\u00eda<\/span><\/strong>\u00a0es igual al\u00a0<\/span>trabajo del proceso de flujo<\/span><\/strong>\u00a0realizado en o por el sistema:<\/span><\/p>\n

Proceso isentr\u00f3pico (dQ = 0):<\/span><\/strong><\/p>\n

dH = Vdp \u2192 W = H\u00a0<\/span><\/strong>2<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0– H\u00a0<\/span><\/strong>1<\/span><\/sub><\/strong><\/p>\n

Es obvio, ser\u00e1 muy \u00fatil en el an\u00e1lisis de los dos ciclos termodin\u00e1micos utilizados en la ingenier\u00eda de energ\u00eda, es decir, en el ciclo de Brayton y el ciclo de Rankine.<\/span><\/p>\n

La\u00a0<\/span>entalp\u00eda<\/span><\/strong>\u00a0se puede convertir en una\u00a0variable\u00a0<\/span>intensiva<\/span><\/strong>\u00a0o\u00a0<\/span>espec\u00edfica<\/span><\/strong>\u00a0dividi\u00e9ndola por la\u00a0<\/span>masa<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0<\/span>Los ingenieros usan la\u00a0<\/span><\/strong>entalp\u00eda espec\u00edfica<\/span><\/strong>\u00a0en el an\u00e1lisis termodin\u00e1mico m\u00e1s que la entalp\u00eda misma.\u00a0Se tabula en las\u00a0<\/span>tablas de vapor<\/span><\/strong><\/a>\u00a0junto con\u00a0<\/span>un volumen\u00a0<\/span><\/a>espec\u00edfico<\/span><\/a>\u00a0y\u00a0una energ\u00eda interna espec\u00edfica<\/a>\u00a0.\u00a0La eficiencia t\u00e9rmica de dicho ciclo simple de Rankine y en t\u00e9rminos de entalp\u00edas espec\u00edficas ser\u00eda:<\/span><\/p>\n

\"eficiencia<\/a><\/p>\n

Es una ecuaci\u00f3n muy simple y para determinar la eficiencia t\u00e9rmica puede usar datos de\u00a0<\/span>tablas de vapor<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

En las centrales nucleares modernas, la eficiencia t\u00e9rmica general es de aproximadamente\u00a0<\/span>un tercio<\/span><\/strong>\u00a0(33%), por lo\u00a0que se necesitan\u00a0<\/span>3000 MWth<\/span><\/strong>\u00a0de energ\u00eda t\u00e9rmica de la reacci\u00f3n de fisi\u00f3n para generar\u00a0<\/span>1000 MWe<\/span><\/strong>\u00a0de energ\u00eda el\u00e9ctrica.\u00a0La raz\u00f3n radica en una temperatura de vapor relativamente baja (\u00a0<\/span>6 MPa<\/span><\/strong>\u00a0; 275.6 \u00b0 C).\u00a0Se pueden lograr mayores eficiencias aumentando la\u00a0<\/span>temperatura<\/span><\/strong>del vapor\u00a0Pero esto requiere un aumento de las presiones dentro de las calderas o generadores de vapor.\u00a0Sin embargo, las consideraciones metal\u00fargicas ponen l\u00edmites superiores a tales presiones.\u00a0En comparaci\u00f3n con otras fuentes de energ\u00eda, la eficiencia t\u00e9rmica del 33% no es mucho.\u00a0Pero debe tenerse en cuenta que las centrales nucleares son mucho m\u00e1s complejas que las centrales de combustibles f\u00f3siles y es mucho m\u00e1s f\u00e1cil quemar combustibles f\u00f3siles que generar energ\u00eda a partir de combustibles nucleares.\u00a0Las plantas de energ\u00eda de combustible f\u00f3sil subcr\u00edtico, que funcionan bajo\u00a0<\/span>presi\u00f3n cr\u00edtica<\/span><\/strong>\u00a0(es decir, por debajo de 22.1 MPa), pueden lograr una eficiencia de 36 a 40%.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

……………………………………………………………………………………………………………………………….<\/p>\n

Este art\u00edculo se basa en la traducci\u00f3n autom\u00e1tica del art\u00edculo original en ingl\u00e9s. Para m\u00e1s informaci\u00f3n vea el art\u00edculo en ingl\u00e9s. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducci\u00f3n, env\u00edela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducci\u00f3n en l\u00ednea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducci\u00f3n lo antes posible. Gracias.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Eficiencia t\u00e9rmica del ciclo de Rankine.\u00a0Para calcular la eficiencia t\u00e9rmica del ciclo de Rankine (sin recalentamiento), los ingenieros utilizan la primera ley de la termodin\u00e1mica en t\u00e9rminos de entalp\u00eda.\u00a0Ingenieria termal Eficiencia t\u00e9rmica del ciclo de Rankine Ciclo de Rankine – Termodin\u00e1mica como ciencia de conversi\u00f3n de energ\u00eda El\u00a0ciclo Rankine\u00a0describe estrechamente los procesos en los motores … Leer m\u00e1s<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[16],"tags":[],"yoast_head":"\n\u00bfQu\u00e9 es la eficiencia t\u00e9rmica del ciclo de Rankine? Definici\u00f3n<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Eficiencia t\u00e9rmica del ciclo de Rankine. 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