CICLOS DE GAS, DE VAPOR Y COMBINADOS Y DE REFRIGERACION

CICLOS DE GAS, DE VAPOR Y COMBINADOS Y DE REFRIGERACION

CRISTIAN MATEUS
JORGE RIVERO

SEBASTIAN RUIZ

UNIVERISAD COOPERATIVA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA INDUSTRIAL

BOGOTA

2015

CICLOS

CONTENIDO

Pág

INTRODUCCIÓN                                                                                                    3

1. OBJETIVOS                                                                                                        4

1.1.1 OBJETIVO GENERAL                                                                 4

1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS                                                           4

2. CICLOS COMBINADOS DE GAS Y VAPOR

INTRODUCCIÓN

El siguiente trabajo explicara y dará a conocer los conceptos, aplicaciones y funcionamientos de los ciclos combinados de gas y vapor, ciclos ideales de propulsión por reacción y los sistemas de refrigeración por comprensión. Es necesario saber que los anteriores son ciclos termodinámicos generadores de potencia.  Se denomina ciclo termodinámico a cualquier serie de procesos termodinámicos tales que, al transcurso de todos ellos, el sistema regresa a su estado inicial; es decir, que la variación de las magnitudes termodinámicas propias del sistema sea nula.

No obstante, a variables como el calor o el trabajo no es aplicable lo anteriormente dicho ya que éstas no son funciones de estado del sistema, sino transferencias de energía entre éste y su entorno. Un hecho característico de los ciclos termodinámicos es que la primera ley de la termodinámica dicta que: la suma de calor y trabajo recibidos por el sistema debe ser igual a la suma de calor y trabajo realizados por el sistema.  

Teniendo en cuenta lo anterior se consignaran una serie de conceptos y aplicaciones  para referenciar el funcionamiento de un ciclo termodinámico. Haciendo un paralelo con sus aplicaciones en la vida real  

1. OBJETIVOS

1.1.1 OBJETIVO GENERAL

Comprender e interpretar los ciclos termodinámicos  

1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Conceptualizar los diferentes ciclos termodinámicos para responder a problemas de generación de potencia por medio de estos

Estructurar un manejo adecuado de ecuaciones y procedimientos para una correcta aplicación de un ciclo termodinámico

1. CICLOS COMBINADOS DE GAS Y VAPOR

Historia

A principios del siglo xx en 1925 se desarrollo la idea de obtener trabajo con la combinación de dos ciclos de Rankine: uno con fluido motor mercurio y otro con agua. Fue sin embargo el pleno desarrollo de las turbinas de gas como el elemento productor de potencia y el acoplamiento de estas en un ciclo de Rankine agua-vapor lo que ha permitido el desarrollo de los ciclos combinados que se conocen hoy en día.

Introducción a los ciclos combinados

Como ya se ha comentado, la unión de un ciclo de gas con uno de vapor permite llegar a rendimientos de producción eléctrica más altos que si tuviéramos cada ciclo

Trabajando por separado. También es sabido que si tenemos una máquina térmica trabajando entre dos focos térmicos el rendimiento de la misma es mayor cuanto mayor es la diferencias entre las temperaturas del foco caliente y el foco frío, siendo

Este máximo cuando la maquina térmica es una máquina de Carnot; decir que el ciclo de Carnot es aquel en el que todos los procesos que experimenta el fluido de trabajo son reversibles, la adición de calor al mismo se hace a la máxima temperatura y la cesión de calor se hace a la mínima temperatura, ambas constantes. Por lo tanto a modo de introducción vamos tratar de responder si es razonable ligar un ciclo de gas con uno de vapor.

Concepto

Los ciclos combinados son centrales de generación de energía eléctrica en las que se transforma la energía térmica del gas natural en electricidad mediante dos ciclos consecutivos: el que corresponde a una turbina de gas convencional y el de una turbina de vapor.

Este tipo de centrales se caracterizan por el uso que se realiza del calor generado en la combustión de la turbina de gas, que se lleva a un elemento recuperador del calor y se emplea para mover una o varias turbinas de vapor. Estas dos turbinas, de gas y vapor, están acopladas a un alternador común que convierte la energía mecánica generada por las turbinas en energía eléctrica.

La combinación de estos dos procesos permite alcanzar rendimientos, en torno al 60%, muy superiores a los de una central térmica convencional con un solo ciclo, ya que obtiene la energía eléctrica en dos etapas, logrando así un mayor aprovechamiento de la energía del combustible

Esquema general de una planta de ciclo combinado

La configuración más simple de ciclo combinado es la de un nivel de presión, de la

que en la actualidad, se instalan pocas configuraciones, sin embargo, su descripción es muy útil para entender el funcionamiento de estas centrales de potencia. Consta de una turbina de gas, una caldera de recuperación de calor y una turbina de vapor.

A grandes rasgos el funcionamiento de este tipo de plantas se puede describir de la siguiente manera: en el ciclo de gas se utiliza un compresor para alimentar con aire a la cámara de combustión, en la que se realiza la combustión con un adosado muy pobre. Los productos de ésta se expanden en la turbina de gas, en la que se genera energía mecánica para, por una parte, impulsar al compresor y, por otra parte, impulsar la carga (alternador). Posteriormente los gases calientes se introducen en la caldera de recuperación de calor. En ella se obtiene el vapor sobrecalentado que alimentará la turbina de vapor.

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