Universidad Técnica Nacional. Bachillerato en Ingeniería en Producción Industrial. Termodinámica. Tema: Ciclo de recalentamiento

Transcripción

1 Universidad Técnica Nacional Bachillerato en Ingeniería en Producción Industrial Termodinámica Tema: Ciclo de recalentamiento Ciclo de compresión de vapor Realizado por: José Alexis Mesen Aguilar Raquel Jara Villalobos Profesor: Luis Alberto Rojas Montealegre 1

2 Contenido Introducción... 3 Desarrollo Refrigeradores y Bombas de Calor El Ciclo Invertido de Carnot El Ciclo Ideal de Refrigeración por compresión de Vapor... 7 Ciclo Real de Refrigeración por compresión de Vapor... 9 Selección del Refrigerante Adecuado Sistemas de Bombas de Calor Sistemas Innovadores de Refrigeración por Compresión de Vapor Sistemas de refrigeración por compresión de múltiples etapas Sistemas de refrigeración de propósito múltiple con un solo compresor Licuefacción de gases Sistemas de refrigeración por absorción Usos refrigerantes Ciclo de recalentamiento Tipos de recalentamiento: El ciclo Rankine ideal con recalentamiento Ciclo T-s Beneficios del ciclo Rankine Con Recalentamiento Efecto del recalentamiento Conclusiones Bibliografía

3 Introducción Este proyecto tiene como finalidad poner en práctica todos los conocimientos adquiridos en el transcurso de la carrera de producción industrial y el curso actual de termodinámica, mediante la aplicación se realizará una investigación de los temas ciclo de recalentamiento y compresión de vapor en termodinámica y también aplicados en la vida cotidiana. El principal objetivo es analizar el funcionamiento y la aplicación del uso adecuado en los métodos industriales y su contribución al aporte de ingeniería, una de las principales áreas de aplicación de la termodinámica es la refrigeración, que es la transferencia de calor de una región de temperatura inferior hacia una temperatura superior. Los dispositivos que producen refrigeración se llaman refrigeradores, y los ciclos en los que operan se denominan ciclos de refrigeración. El ciclo de refrigeración que se utiliza con más frecuencia es por, donde el refrigerante se evapora y se condensa alternadamente, para luego comprimirse en la fase de vapor. Otro ciclo de refrigeración estudiado es el ciclo de refrigeración de gas en el que el refrigerante permanece todo el tiempo en la fase gaseosa. Otros ciclos de refrigeración analizados en este capítulo son la refrigeración en cascada, la cual utiliza más de un ciclo de refrigeración; refrigeración por absorción, donde el refrigerante se disuelve en un líquido antes de ser comprimido; y como tema de interés especial, la refrigeración termoeléctrica, donde la refrigeración es producida mediante el paso de corriente eléctrica a través de dos materiales distintos. El desempeño de los refrigeradores y de las bombas de calor se expresa en términos del coeficiente de desempeño (COP), El ciclo de refrigeración más empleado es el ciclo de refrigeración por compresión de vapor. En un ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor, el refrigerante entra al compresor como un vapor saturado y se enfría hasta el estado de líquido saturado en el condensador. Luego se estrangula hasta la presión del evaporador y se evapora en tanto absorbe calor del espacio refrigerado. 3

4 Desarrollo. Refrigeradores y Bombas de Calor. Todos sabemos por experiencia propia que el calor fluye en la dirección de las temperaturas decrecientes; esto es, de las regiones de alta temperatura a las de baja, dicho proceso de transferencia de calor ocurre en la naturaleza sin que se requiera la participación de algún dispositivo. El proceso inverso, sin embargo, no sucede por sí solo, la transferencia de calor de una región de temperatura baja a otra de alta temperatura requiere dispositivos especiales llamados refrigeradores. Los refrigeradores son dispositivos cíclicos y los fluidos de trabajo utilizados en los ciclos de refrigeración se llaman refrigerantes. En este caso, QL es la magnitud del calor extraído del espacio refrigerado a la temperatura TL; QH es la magnitud del calor rechazado hacia el espacio caliente a temperatura TH, y W neto, entrada es la entrada neta de trabajo al refrigerador. Como se analizó en el capítulo 6, QL y QH representan magnitudes, y por ello son cantidades positivas. Otro dispositivo que transfiere calor de un medio de baja temperatura a uno de alta temperatura es la bomba de calor, los refrigeradores y las bombas de calor son esencialmente lo mismo; únicamente difieren en sus objetivos. El objetivo de un refrigerador es mantener el espacio refrigerado a una temperatura baja al extraer el calor de él, la descarga de este calor a un medio de temperatura alta es una parte necesaria de la operación, no es el propósito, no obstante, el objetivo de una bomba de calor es mantener un espacio calentado a alta temperatura. Esto se logra al absorber calor de una fuente de baja temperatura, como el agua de un pozo o el aire exterior frío en el invierno, y al suministrar este calor a un medio más caliente, como una casa. 4

5 El desempeño de refrigeradores y de bombas de calor se expresa en términos del coeficiente de desempeño (COP), por sus siglas en inglés (coefficient of peformance), definido como: Esta relación implica que COPBC 1 puesto que COPR es una cantidad positiva. Es decir, una bomba de calor funciona, en el peor de los casos, como un calentador de resistencia, que suministra a la casa la misma cantidad de energía que consume. En realidad, sin embargo, parte de QH se pierde en el aire exterior por las tuberías y otros dispositivos, y COPBC puede caer por debajo de la unidad cuando la temperatura del aire exterior es muy baja. Cuando esto pasa, el sistema normalmente se cambia a un modo de quema de combustible (gas natural, propano, petróleo, etc.) o de calentamiento por resistencia. La capacidad de enfriamiento (la carga de refrigeración) de un sistema de refrigeración, es decir, la tasa de calor extraído del espacio refrigerado a menudo se expresa en términos de toneladas de refrigeración. El Ciclo Invertido de Carnot. El ciclo de Carnot es un ciclo totalmente reversible que se compone de dos procesos isotérmicos reversibles y de dos procesos isentrópicos, tiene la máxima eficiencia térmica para determinados límites de temperatura y sirve como un estándar contra el cual los ciclos de potencia reales se comparan. Puesto que es un ciclo reversible, los cuatro procesos que comprende el ciclo de Carnot pueden invertirse. Al hacerlo también se invertirán las direcciones de cualquier interacción de calor y de trabajo. 5

6 El resultado es un ciclo que opera en dirección contraria a las manecillas del reloj en el diagrama T-s, que se llama el ciclo invertido de Carnot. Un refrigerador o bomba de calor que opera en el ciclo invertido de Carnot es definido como un refrigerador de Carnot o una bomba de calor de Carnot. Los coeficientes de desempeño de los refrigeradores y de las bombas de calor de Carnot se expresan en términos de la temperatura como: Observe que ambos COP aumentan cuando la diferencia entre ambas temperaturas decrece, esto es, cuando TL se eleva o TH baja. El ciclo invertido de Carnot es el ciclo de refrigeración más eficiente que opera entre dos niveles específicos de temperatura. Por lo tanto, es natural considerarlo en primer lugar como un ciclo ideal esperado para los refrigeradores y las bombas de calor. Si pudiéramos, ciertamente podríamos adaptarlo como el ciclo ideal, no obstante, como se explica más adelante, el ciclo invertido de Carnot es un modelo inadecuado para los ciclos de refrigeración. Los dos procesos isotérmicos de transferencia de calor no son difíciles de alcanzar en la práctica dado que al mantener una presión constante automáticamente se fija la temperatura de una mezcla de dos fases en el valor de saturación. Por consiguiente, los procesos 1-2 y 3-4 pueden ser aproximados en los evaporadores y condensadores reales. Sin embargo, los procesos 2-3 y 4-1 no pueden aproximarse lo suficiente en la práctica. Esto se debe a que el proceso 2-3 incluye la compresión de un vapor húmedo que requiere un compresor que maneje dos fases, y el proceso 4-1 implica la expansión de un refrigerante con alto contenido de humedad en una turbina. En apariencia, estos problemas podrían eliminarse si se ejecuta el ciclo invertido de Carnot fuera de la región de saturación. Pero en este caso tenemos dificultades para 6

7 mantener las condiciones isotérmicas durante los procesos de absorción y rechazo de calor. El Ciclo Ideal de Refrigeración por compresión de Vapor Muchos de los aspectos imprácticos asociados con el ciclo invertido de Carnot pueden ser eliminados al evaporar el refrigerante por completo antes de que se comprima, y al sustituir la turbina con un dispositivo de estrangulamiento, tal como una válvula de expansión o un tubo capilar. El ciclo que resulta se denomina ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor, y se muestra de manera esquemática y en un diagrama T-s en la figura El ciclo de refrigeración por compresión de vapor es el que más se utiliza en refrigeradores, sistemas de acondicionamiento de aire y bombas de calor se compone de cuatro procesos: Compresión isentrópica en un compresor. Rechazo de calor a presión constante en un condensador. Estrangulamiento en un dispositivo de expansión. Absorción de calor a presión constante en un evaporador. En un ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor, el refrigerante entra al compresor en el estado 1 como vapor saturado y se comprime trópicamente hasta la presión del condensador. La temperatura del refrigerante aumenta durante el proceso de compresión isentrópica, hasta un valor bastante superior al de la temperatura del medio circundante, después el refrigerante entra en el condensador como vapor sobrecalentado 7

8 en el estado 2 y sale como líquido saturado en el estado 3, como resultado del rechazo de calor hacia los alrededores la temperatura del refrigerante en este estado se mantendrá por encima de la temperatura de los alrededores. El refrigerante líquido saturado en el estado 3 se estrangula hasta la presión del evaporador al pasarlo por una válvula de expansión o por un tubo capilar. La temperatura del refrigerante desciende por debajo de la temperatura del espacio refrigerado durante este proceso. El refrigerante entra al evaporador en el estado 4 como un vapor húmedo de baja calidad, y se evapora por completo absorbiendo calor del espacio refrigerado, el refrigerante sale del evaporador como vapor saturado y vuelve a entrar al compresor, completando el ciclo. Los serpentines detrás del refrigerador, donde el calor se disipa en el aire de la cocina, sirven como el condensador (Fig. 11-4). El área bajo la curva del proceso en un diagrama T-s representa la transferencia de calor en caso de procesos internamente reversibles. El área bajo la curva del proceso 4-1 representa el calor absorbido por el refrigerante en el evaporador, y el área bajo la curva del proceso 2-3 representa el calor rechazado en el condensador. Una regla empírica es que el COP mejora entre 2 y 4 por ciento por cada C que eleva la temperatura de evaporación o que disminuye la temperatura de condensación. 8

9 Ejemplo Ciclo Real de Refrigeración por compresión de Vapor Un ciclo real de refrigeración por compresión de vapor difiere de uno ideal en varios aspectos, principalmente, debido a las irreversibilidades que ocurren en varios componentes. Dos fuentes comunes de irreversibilidad son la fricción del fluido (causa caídas de presión) y la transferencia de calor hacia o desde los alrededores. El diagrama T-s de un ciclo real de refrigeración por compresión de vapor se muestra en la figura En el ciclo ideal, el refrigerante sale del evaporador y entra al compresor como vapor saturado. Sin embargo, en la práctica, no es posible controlar el estado del refrigerante con tanta precisión. En lugar de eso, es fácil diseñar el sistema de modo que el refrigerante se sobrecaliente ligeramente en la entrada del compresor. Este ligero sobrecalentamiento asegura que el refrigerante se evapore por completo cuando entra al compresor. También, la línea que conecta al evaporador con el compresor suele ser muy larga; por lo tanto, la caída de presión ocasionada por la fricción del fluido y la transferencia de calor. 9

10 Ejemplo 2. Selección del Refrigerante Adecuado Cuando se diseña un sistema de refrigeración, existen varios refrigerantes que pueden elegirse, como clorofluorocarbonos (CFC), amoniaco, hidrocarburos (propano, etano, etileno, etc.), dióxido de carbono, aire (en el acondicionamiento de aire de aviones) e incluso agua (en aplicaciones arriba del punto de congelación). Una adecuada elección del refrigerante depende de la situación específica. De éstos, los refrigerantes abarcan 90 por ciento del mercado en Estados Unidos tales como: R-11. se utiliza principalmente en enfriadores de agua de gran capacidad que sirven como sistemas de acondicionamiento del aire en edificios R-12. como el refrigerante más adecuado para uso comercial y le dio a la familia de CFC el nombre comercial Freón. R-22. se usa en acondicionadores de aire tipo ventana, en bombas de calor, acondicionadores de aire de edificios comerciales y en grandes sistemas de refrigeración industrial R-134a, libre de cloro. R-502. (una mezcla del R-115 y del R-22) es el refrigerante dominante que se usa en los sistemas de refrigeración comerciales como los de los supermercados debido a que permite bajas temperaturas en evaporadores El éter etílico fue el primer refrigerante utilizado para el comercio de sistemas por compresión de vapor en 1850, y le siguieron otros como amoniaco, dióxido de carbono, cloruro metílico, dióxido de azufre, butano, etano, propano, isobutano, gasolina, y los clorofluorocarbonos, entre otros. Los sectores industriales y del gran comercio estaban muy satisfechos con el amoniaco, y aún lo están, aunque este compuesto es tóxico. Las ventajas del amoniaco sobre otros refrigerantes son su bajo costo, altos COP (y en consecuencia, menores costos de energía), sus propiedades termodinámicas y de transporte más favorables y, por ello, coeficientes de transferencia de calor más altos (requiere intercambiadores de calor más 10

11 pequeños y de menor costo), mayor detectabilidad en el caso de una fuga y ningún efecto en la capa de ozono. La principal desventaja del amoniaco es su toxicidad, que lo hace inadecuado para el uso doméstico. Es notable que los primeros refrigerantes utilizados en los sectores domésticos y del pequeño comercio como el dióxido de azufre, el cloruro de etilo y de metilo, eran altamente tóxicos. Dos parámetros importantes que necesitan considerarse en la selección de un refrigerante son las temperaturas de los dos medios (el espacio refrigerado y el ambiente) con los cuales el refrigerante intercambia calor. Para tener una transferencia de calor a una tasa razonable, debe mantenerse una diferencia de temperatura de 5 a 10 C entre el refrigerante y el medio con que intercambia calor. Por ejemplo, si un espacio refrigerado va a mantenerse a 10 C, la temperatura del refrigerante debe mantenerse cercana a 20 C mientras absorbe calor en el evaporador. La presión más baja en un ciclo de refrigeración sucede en el evaporador, y esta presión debe ser superior a la atmosférica para evitar cualquier filtración de aire dentro del sistema de refrigeración. Sistemas de Bombas de Calor. Las bombas de calor generalmente resultan más costosas que otros sistemas de calefacción cuando se adquieren y se instalan, pero a la larga ahorran dinero en algunas áreas porque reducen el costo de calefacción. La fuente de energía más común para las bombas de calor es el aire atmosférico (sistemas aire-aire), aunque también se usan el agua y el suelo, el principal problema con los sistemas que utilizan aire como fuente es la formación de escarcha, que se muestra en los climas húmedos cuando la temperatura desciende por abajo de una temperatura de 2 a 5 C. Los sistemas que utilizan el suelo como fuente también son pocos, pues requieren una gran tubería situada bajo el suelo a cierta profundidad donde la temperatura es 11

12 relativamente constante, tanto la capacidad como la eficiencia de una bomba de calor, disminuyen de manera significativa a temperaturas bajas. Por consiguiente, la mayor parte de las bombas de calor que utilizan al aire como fuente requieren un sistema de calentamiento suplementario como son los calentadores de resistencia eléctrica, o un horno de gas o petróleo. Considerando que las temperaturas del agua y del suelo no varían mucho, tal vez no se requiera un calentamiento suplementario en los sistemas que utilizan como fuente al agua o al suelo. Sistemas Innovadores de Refrigeración por Compresión de Vapor Sistemas de refrigeración en cascada algunas aplicaciones industriales requieren temperaturas moderadamente bajas, y el intervalo de temperatura que involucran es demasiado grande para que un ciclo simple de refrigeración por compresión de vapor resulte práctico. Un gran intervalo de temperatura significa también un gran nivel de presión en el ciclo y un pobre desempeño en un compresor reciprócate, una manera de enfrentar esas situaciones consiste en efectuar el proceso de refrigeración por etapas, es decir, tener dos o más ciclos de refrigeración que operan en serie tales procesos se denominan ciclos de refrigeración en cascada. 12

13 Sistemas de refrigeración por compresión de múltiples etapas Cuando el fluido utilizado por todo el sistema de refrigeración en cascada es el mismo, el intercambiador de calor entre las etapas puede sustituirse por una cámara de mezclado (llamada cámara de vaporización instantánea), puesto que tiene mejores características de transferencia de calor, dichos sistemas se les denomina sistemas de refrigeración por compresión de múltiples etapas. Un sistema de refrigeración por compresión de dos etapas se muestra en la figura Sistemas de refrigeración de propósito múltiple con un solo compresor Algunas aplicaciones requieren refrigeración a más de una temperatura, esto puede lograrse utilizando una válvula de estrangulamiento independiente y un compresor por separado para cada evaporador que opere a temperaturas diferentes. Sin embargo, un sistema de esas características será voluminoso. 13

14 Licuefacción de gases La licuefacción de gases siempre ha sido un área importante de la refrigeración, pues muchos procesos científicos y de ingeniería a temperaturas criogénicas (temperaturas por debajo de 100 C) dependen de gases licuados. Algunos ejemplos son la separación del oxígeno y del nitrógeno del aire, la preparación de propulsores líquidos para cohetes, el estudio de propiedades de materiales a bajas temperaturas, y el estudio de algunos fenómenos interesantes como la superconductividad. Sistemas de refrigeración por absorción Otra forma de refrigeración que tiene un atractivo económico cuando se tiene una fuente de energía térmica barata a una temperatura de 100 a 200 C, es la refrigeración por absorción. Algunos ejemplos de fuentes de energía térmica barata incluyen la energía geotérmica, la solar, el calor residual de centrales de cogeneración o de vapor de proceso, e incluso el gas natural cuando está disponible a un precio relativamente bajo. 14

15 Como su nombre lo indica, los sistemas de refrigeración por absorción implican la absorción de un refrigerante por un medio de transporte, el sistema de refrigeración por absorción más utilizado es el sistema de amoniaco-agua, donde el amoniaco (NH3) sirve como el refrigerante y el agua (H2O) es el medio de transporte. Otros sistemas de refrigeración por absorción son los de agua-bromuro de litio y el de agua-cloruro de litio, en los que el agua sirve como refrigerante. Los últimos dos sistemas están limitados a aplicaciones como el acondicionamiento de aire, en las que la temperatura mínima queda por arriba del punto de congelación del agua. Usos refrigerantes Las instalaciones de refrigeración de alimentos. Preservación de frutas frescas, vegetales, carnes y pescado. La refrigeración de bebidas y productos lácteos como la cerveza y el vino, la leche y el queso. El congelamiento de helados y otros alimentos. La producción de hielo. La refrigeración a baja temperatura en las industrias farmacéutica y algunas otras. 15

16 Ciclo de recalentamiento Con respecto a la Válvula de expansión termostática (VET), se define el recalentamiento como la diferencia entre la temperatura del vapor refrigerante y su temperatura de saturación, se usa el método presión-temperatura; este método consiste en medir la presión de succión en el lugar donde está ubicado el bulbo sensor, convertir esta presión a su temperatura de saturación por medio de una tabla Presión Temperatura y restar de la temperatura de saturación la temperatura del vapor medida en el lugar del bulbo sensor. La figura 14 muestra la gráfica capacidad de la válvula versus recalentamiento, e ilustra el efecto que tiene el recalentamiento en la capacidad de la válvula. Para el propósito de estudiar la relación entre recalentamiento y capacidad de la válvula. Tipos de recalentamiento: Recalentamiento estático: Es la cantidad de recalentamiento necesario para vencer las presiones de resorte y equilibrador de manera que cualquier recalentamiento adicional causa que la válvula se abra. Recalentamiento de abertura: Es la cantidad de recalentamiento requerido para para mover el eje de la válvula retirándolo de su asiento después que las presiones de resorte y equilibrador han sido vencidas para permitir el flujo de refrigerante. 16

17 Recalentamiento de operación: Es el recalentamiento al cual la VET opera en un sistema de refrigeración. El recalentamiento de operación es la suma de los recalentamientos estático y de abertura. La curva capacidad versus recalentamiento de operación es llamada gradiente de válvula. Se dice que el recalentamiento de operación más deseable depende en gran medida de la diferencia de temperatura (DT) entre el refrigerante y el medio que está siendo enfriado, aire o agua. La definición básica de DT es la diferencia entre la temperatura de evaporador y la temperatura entrante del fluido que está siendo enfriado. Los sistemas que tienen una DT alta, tales como los de aire acondicionado y bombas de calor, pueden tolerar recalentamientos más altos sin pérdida apreciable de la capacidad. Se estableció una tabla de recomendaciones generales de ajustes de recalentamiento para diferentes rangos de temperatura, son solamente estimados para diseños de sistemas típicos, y deben usarse solo si no están disponibles las pautas de ajuste del fabricante del sistema. El ciclo Rankine ideal con recalentamiento Fue introducido a mediados de la década de 1920, pero fue abandonado en los años de 1930 debido a las dificultades operacionales, con el tiempo, al final de los años de 1940 el aumento constante en las presiones de la caldera hizo necesario reintroducir un solo recalentamiento, así como el doble recalentamiento a principios de la década de

18 Las temperaturas de recalentamiento son muy cercanas o iguales a la temperatura de entrada a la turbina, la presión de recalentamiento óptima se acerca a un cuarto de la presión máxima del ciclo. El ciclo Rankine es el ciclo ideal para las centrales eléctricas de vapor, no incluye ninguna irreversibilidad interna y está compuesto de los siguientes cuatro procesos: Compresión isentrópica en una bomba Adición de calor a presión constante en una caldera Expansión isentrópica en una turbina Rechazo de calor a presión constante en un condensador Un aspecto importante en el ciclo de Rankine es que el aumento en la presión de la caldera incrementa la eficiencia térmica, pero que también incrementa el contenido de humedad del vapor a niveles inaceptables. Entonces, para aprovechar las mayores eficiencias a presiones más altas de la caldera sin tener que enfrentar el problema de humedad excesiva en las etapas finales de la turbina se establece: Sobrecalentar el vapor a temperaturas muy altas antes de que entre a la turbina, ésta sería la solución deseable porque la temperatura promedio a la que se añade calor también se incrementaría, lo cual aumentaría la eficiencia del ciclo. Sin embargo, no es una solución viable ya que requiere elevar la temperatura del vapor hasta niveles metalúrgicamente inseguros. Expandir el vapor en la turbina en dos etapas y recalentarlo entre ellas, en otras palabras, modificar el ciclo Rankine ideal simple con un proceso de recalentamiento; el recalentamiento es una solución práctica al problema de humedad excesiva en turbinas y es comúnmente utilizada en modernas centrales eléctricas de vapor. El diagrama T-s del ciclo Rankine ideal con recalentamiento y él es que más de la central eléctrica que opera en este ciclo se muestran en la figura El ciclo Rankine ideal con recalentamiento difiere del ciclo Rankine ideal simple en que el proceso de expansión sucede en dos etapas. En la primera (la turbina de alta presión), el vapor se expande isentrópicamente hasta una presión intermedia y regresa a la caldera donde se recalienta a presión constante, por lo general hasta la temperatura de entrada de la turbina de la 18

19 primera etapa. Después, el vapor se expande isentrópicamente en la segunda etapa (turbina de baja presión) hasta la presión del condensador. De modo que la entrada de calor total y la salida total de trabajo de la turbina en un ciclo de recalentamiento vienen a ser Ciclo T-s Como nota importante se tiene que el único propósito del ciclo de recalentamiento es reducir el contenido de humedad del vapor en las etapas finales del proceso de expansión; si se contara con materiales que soportaran temperaturas suficientemente altas, no habría necesidad del ciclo de recalentamiento. El ciclo Rankine con recalentamiento puede ayudar a elevar mínimamente la eficiencia del ciclo, pero se usa para alargar el tiempo de vida de la turbina. Idealmente podríamos usar una cantidad infinita de recalentamientos para continuar elevando la eficiencia, pero en la práctica solo se usan dos o tres, ya que la ganancia de trabajos es muy pequeña. Para calcular el rendimiento térmico de un ciclo de recalentamiento, hay que tomar en cuenta el trabajo que sale de ambas etapas de la turbina, así como el calor transferido en la zona de la caldera-sobrecalentado qcal y en la zona de recalentamiento qrecal rendimiento térmico está dado por: 19

20 Beneficios del ciclo Rankine Con Recalentamiento Pequeño aumento en el rendimiento del ciclo, por lo tanto, un ahorro en los requerimientos de energía. Aumenta el tiempo de vida útil de la turbina. Efecto del recalentamiento El recalentamiento por sí solo no mejora el rendimiento de forma relevante. Existe una presión de recalentamiento óptima en torno a 1/3 de la presión en la caldera. El recalentamiento mejora mucho el título a la salida de la turbina. Por ello se utiliza para compensar el efecto negativo sobre el título en la turbina al subir mucho la presión en la caldera. La potencia del ciclo se reduce de forma proporcional al gasto de la regeneración. El rendimiento aumenta de forma proporcional. En instalaciones de pequeña potencia se instalan pocos calentadores porque la mejora en rendimiento no compensa el coste de la instalación. 20

21 Conclusiones Un ciclo de Rankine de potencia ideal consta de una turbina y una bomba isoentrópicos, con intercambio de calor en una caldera y un condensador a presión constante. El efecto que se consigue al disminuir la presión del condensador es aumentar el calor suministrado, el trabajo de salida, el rendimiento térmico y el contenido en humedad a la salida de la turbina, las irreversibilidades de la turbina y la bomba disminuyen en el trabajo neto de salida y el rendimiento térmico, pero aumentan la calidad de vapor a la salida de la turbina; se dice que el ciclo de Rankine es el ciclo ideal que sirve de base al funcionamiento de las centrales térmicas con turbinas de vapor, las cuales producen actualmente la mayor parte de la energía eléctrica que se consume en el mundo. Los refrigerantes y bombas de calor están relacionados con el nivel y l calidad de vida del ser humano, utilizado en todas las áreas de la industria, salud, comercio y cualquier proceso en el que se realiza para modificar el entorno o función. Los refrigerantes a pesar de que son de gran importancia tanto en el hogar como en la industria no siempre son recomendables debido a que se ha llegado a la conclusión que muchos de ellos tienen efectos nocivos en la capa de ozono, ya que se ha comprobado que las altas emisiones de gases como los CFC han degradado considerablemente la capa de ozono provocando como consecuencia inmediata el calentamiento global. Sería de gran importancia sustituir los refrigerantes nocivos por otros más amigables con el medio ambiente, aunque esto represente un gasto adicional o importante en la industria, pues de no hacerlo, provocaremos daños en la vida de nuestro planeta y es un problema que a todos nos compete. 21

22 Bibliografía A.C. Yunes, A.B Michael, (2009), Termodinámica, séptima edición, Ciclo de Refigeracion, capitulo 11, recuperado el 09/04/2018. A.C. Yunes, A.B Michael, (2009), Termodinámica, séptima edición, Ciclo de Rankine, capitulo 10, recuperado el 10/04/2018. Garzón E, (09 /10/2016), circuito de refrigeración, recuperado de el 09/ 10 /2018. Universidad politécnica Valencia,(Nd) Ciclo de Rankine con recalentamiento Descripción, recuperado de Recuperado el 10/04/