Ciclo de Rankine. Ciclo de Brayton

Ciclo de Rankine

Es un ciclo de potencia de vapor para producción de energía eléctrica.

Consta de:

• Caldera acuotubular: Produce vapor sobrecalentado
• Turbina de vapor condensante.
• Generador
• Condensing, consta de un condensador y una torre de enfriamiento.
• Tanque de retorno de condensado
• Bombas centrifugas.

[pic 1]

Balance de agua de retorno de condensado:

[pic 2] 

Balance de caldera:

[pic 3][pic 5] [pic 6][pic 7][pic 8][pic 4]

Proceso:

En la caldera se produce el vapor sobrecalentado a presión constante, a partir de un flujo de agua de alimentación a la caldera. A la caldera se le hace una purga, que consiste en eliminar sedimentos que se encuentran al fondo de la misma, la cual consiste en los STD (Solidos totales disueltos).

Luego, por medio del sistema de distribución de vapor, el vapor sobrecalentado se dirige a la turbina de vapor condensante en donde se lleva a cabo una expansión adiabática. El vapor hace girar las aletas de la turbina, moviendo un eje el cual esta acoplado a un generador que produce la energía eléctrica.

Por consiguiente, a la salida de la turbina se encuentra una mezcla liquido-vapor con 85% de calidad, que se dirige al condensing, el cual consta de un condensador que básicamente funciona como un intercambiador de calor en el cual se utiliza agua como fluido para el enfriamiento de la mezcla. El agua luego de ser utilizada pasa a la torre de enfriamiento, en donde un sistema de goteo utiliza un ventilador para enfriar gotas de la misma. En este proceso se elimina el 3% de agua fresca. La última fase es regresar el agua de la torre de enfriamiento y hacerla fluir en el condensador, lo cual se hace por medio de un serpentín.

Por último, el líquido saturado proveniente del condensador se dirige al tanque de retorno de condensado. En este tanque también ingresa otro flujo de agua llamado agua fresca, con el fin de reemplazar el agua pérdida durante el ciclo. El flujo a la salida del tanque, agua de alimentación a la caldera, es llevado hacia la caldera por medio de bombas centrífugas.

Ciclo de Brayton

Es un ciclo de potencia de gas para producción de energía eléctrica.

Consta de:

• Combustor: Produce gases con elevada temperatura
• Aire primario: o aire de combustión
• Aire secundario: o aire de dilución
• Turbina de gas
• Generador[pic 9]

Proceso:

En el combustor, que es el equipo para la producción de gases se alimenta con aire primario o aire de combustión y con combustible (el cual pude variar), esta mezcla convierte la energia quimica, interna del combustible a energía térmica mediante el proceso de la combustión. Entonces se forma una llama de una temperatura muy elevada alrededor de los 1,500°C (depende de la capacidad del combustor). A esa temperatura no existe equipo que pueda utilizarse, es por esto que se utiliza aire secundario o de dilución, para bajar la temperatura y asi aumenetar el flujo de aire. Es con este flujo que la turbina de gas convierte la energía cinetica y termica a energia mecanica mediante el movimiento de los alaves, los que a su vez mueven el eje, el cual al incorporar un generador convierte esa energia mecánica en eléctrica. Y luego los gases utilizados pueden ser expulsados. Aunque generalmente son reutilizados en un intercambiador de calor para calentar el aire que ingresa al combustor aprovechando la energia termica que aun almacenan estos gases. Y el ciclo vuelve a iniciarse con el uso de un compresor que ingresa aire al combustor.

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