Ciclo Rankine en TermodinƔmica
- Juan Aude
- 7 mar 2024
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El ciclo Rankine es un proceso termodinĆ”mico que describe la conversiĆ³n de calor en trabajo mecĆ”nico mediante la utilizaciĆ³n de un fluido de trabajo, comĆŗnmente agua, en un sistema cerrado.
Este ciclo se compone de cuatro procesos principales:Ā calentamiento isobĆ”rico, expansiĆ³n adiabĆ”tica, enfriamiento isobĆ”rico y compresiĆ³n adiabĆ”tica.
En primer lugar, el fluido de trabajo se calienta a presiĆ³n constante en una caldera, convirtiĆ©ndose en vapor saturado. Luego, este vapor se expande a travĆ©s de una turbina, donde su energĆa cinĆ©tica se convierte en trabajo mecĆ”nico al girar la turbina.
Posteriormente, el vapor se enfrĆa y condensa en un condensador a presiĆ³n constante, volviendo a su estado lĆquido original. Finalmente, el lĆquido condensado se comprime en una bomba para volver al estado inicial de presiĆ³n y temperatura, completando asĆ 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 termodinĆ”micos involucrados.Ā 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 diĆ³xido de carbono. AdemĆ”s, en los ciclos de potencia de gas, el proceso de expansiĆ³n se lleva a cabo de manera isentrĆ³pica, en contraste con la expansiĆ³n adiabĆ”tica de los ciclos de potencia de vapor.Ā Esto significa que la entropĆa del gasĀ permanece constante durante la expansiĆ³n, lo que permite una mayor eficiencia en la conversiĆ³n de calor en trabajo mecĆ”nico.
El ciclo Rankine regenerativo es una variante del ciclo Rankine convencional que incorpora un proceso de regeneraciĆ³n para aumentar la eficiencia del ciclo.Ā En un ciclo Rankine regenerativo, parte del vapor generado en la caldera se desvĆa hacia un intercambiador de calor, donde precalienta el agua de alimentaciĆ³n antes de ingresar a la caldera principal.
Este precalentamiento reduce la cantidad de calor requerido para convertir el agua de alimentaciĆ³n en vapor, aumentando asĆ la eficiencia tĆ©rmica del ciclo. El uso de la regeneraciĆ³n 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.