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Ciclo Rankine en Termodinámica


El ciclo Rankine es un proceso termodinámico que describe la conversión de calor en trabajo mecánico mediante la utilización de un fluido de trabajo, comúnmente agua, en un sistema cerrado.


Este ciclo se compone de cuatro procesos principales: calentamiento isobárico, expansión adiabática, enfriamiento isobárico y compresión adiabática.



Ciclo Rankine
Ciclo Rankine


En primer lugar, el fluido de trabajo se calienta a presión constante en una caldera, convirtiéndose en vapor saturado. Luego, este vapor se expande a través de una turbina, donde su energía cinética se convierte en trabajo mecánico al girar la turbina.






Posteriormente, el vapor se enfría y condensa en un condensador a presión constante, volviendo a su estado líquido original. Finalmente, el líquido condensado se comprime en una bomba para volver al estado inicial de presión y temperatura, completando así el ciclo.


Los ciclos de potencia de gas difieren de los ciclos de potencia de vapor en el fluido de trabajo utilizado y en los procesos termodinámicos involucrados. Mientras que en los ciclos de potencia de vapor se emplea agua como fluido de trabajo, en los ciclos de potencia de gas se utilizan gases como el aire, el helio o el dióxido de carbono. Además, en los ciclos de potencia de gas, el proceso de expansión se lleva a cabo de manera isentrópica, en contraste con la expansión adiabática de los ciclos de potencia de vapor. Esto significa que la entropía del gas permanece constante durante la expansión, lo que permite una mayor eficiencia en la conversión de calor en trabajo mecánico.


El ciclo Rankine regenerativo es una variante del ciclo Rankine convencional que incorpora un proceso de regeneración para aumentar la eficiencia del ciclo. En un ciclo Rankine regenerativo, parte del vapor generado en la caldera se desvía hacia un intercambiador de calor, donde precalienta el agua de alimentación antes de ingresar a la caldera principal.

Este precalentamiento reduce la cantidad de calor requerido para convertir el agua de alimentación en vapor, aumentando así la eficiencia térmica del ciclo. El uso de la regeneración en el ciclo Rankine permite aprovechar mejor el calor residual del vapor de escape, lo que resulta en una mejora significativa en la eficiencia global del ciclo.



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