Antecedentes

RankineEl ciclo de Rankine es un ciclo de generación que opera con vapor. Se utiliza actualmente en la generación de energía eléctrica en las centrales termoeléctricas o térmicas de vapor. El agua se utiliza como fluido de trabajo pasando por diferentes equipos y produciendo un trabajo mecánico gracias a su expansión (estado vapor) en el interior de una turbina de vapor; un generador conectado a la salida de la turbina entrega la potencia eléctrica producida.

El rendimiento del ciclo Rankine se determina como el cociente entre la resta del trabajo producido por la turbina y el consumido por la bomba, partido del calor cedido al vapor desde el generador de vapor.

Son numerosas las mejoras que se han ido introduciendo al ciclo de Rankine con el objetivo de aumentar el rendimiento del ciclo, y con ello mejorar la eficiencia de la central eléctrica tratada. Además de incrementar el rendimiento de los propios equipos participantes en el ciclo (bomba, turbina, caldera…), se ha hecho necesario introducir modificaciones a la disposición de la planta. Entre las principales mejoras realizadas para incrementar el rendimiento del ciclo de Rankine se encuentran las siguientes:

  • Sobrecalentamiento del vapor al inicio de expansión (ciclo de Hirn).
  • Modificaciones de las condiciones de operación al inicio y término de expansión (aumento de la presión de inicio de expansión, la disminución de la presión de término de expansión, condiciones supercríticas).
  • Recalentamiento (se trabaja con presiones mayores evitando la formación de humedad al final de la expansión, para ello se extrae el vapor en su totalidad en una etapa de presión intermedia y se recalienta en la caldera hasta una temperatura media llevándolo posteriormente a una nueva expansión).
  • Regeneración (se precalienta el agua de alimentación antes de que llegue a la caldera utilizando calentadores abiertos o cerrados con vapor de extracciones de la turbina de vapor).
  • Ciclo Binario (dos circuitos en serie: uno trabajando a alta temperatura y otro a baja temperatura).
  • La disminución de la presión de término de expansión. Ésta se encuentra limitada por la temperatura del agente refrigerante (agua o aire principalmente) en el condensador.