Aunque el progreso tecnológico es muy rápido, es común ver situaciones en las que las plantas actuales utilizan principios que fueron descubiertos en siglos pasados. Por ejemplo, el ciclo de Rankine, que se inventó en el siglo XIX, todavía se usa en las turbinas de vapor en la actualidad.
Gran inventor
El ciclo de Rankine fue descubierto por un físico e ingeniero escocés que vivió y trabajó en el siglo antepasado. El invento lleva el nombre de este gran científico, que también fue uno de los fundadores de la termodinámica técnica.
Rankine William John nació en 1820 en la ciudad de Edimburgo, donde estudió durante tres años en el instituto. Sin embargo, el científico no logró completar esta institución debido a la difícil situación financiera. Pero esto no impidió que el dotado físico hiciera una serie de descubrimientos útiles. Así, en 1849, obtuvo ecuaciones en termodinámica que describen la relación entre la energía mecánica y el calor. También llevó a cabo la construcción de la teoría de la máquina de vapor y desarrolló los principios básicos que formaron la base para el funcionamiento de esta unidad. Estas disposiciones constituyen el procesollamado así por el científico, el ciclo de Rankine.
Destacados
Este ciclo es una expresión teórica del trabajo de los procesos termodinámicos que ocurren durante el funcionamiento de las centrales eléctricas de vapor en el modo de repetición. Podemos distinguir las siguientes operaciones básicas incluidas en este ciclo:
- el líquido se evapora a alta presión;
- las moléculas de agua en estado gaseoso se expanden;
- vapor húmedo se condensa en las paredes del recipiente;
- aumenta la presión del fluido (vuelve al valor original).
Se puede notar que la eficiencia térmica para este ciclo es directamente proporcional a la temperatura inicial. Además, la eficiencia de este proceso depende de los valores de presión y del índice de estado térmico en la posición inicial y en la salida.
Turbina de vapor
Esta unidad es un motor térmico que genera electricidad. Los componentes principales de esta instalación se pueden representar en la siguiente lista:
- parte móvil, que consiste en un rotor y palas unidas a él;
- elemento estacionario con partes como estator y boquillas.
El funcionamiento de la planta se puede describir de la siguiente manera. Se suministra agua en estado gaseoso a alta temperatura y presión a las toberas de la turbina. Aquí, a velocidad supersónica, la energía potencial del vapor se convierte en energía cinética y las partículas se ponen en movimiento.par. Esto, a su vez, crea un flujo gaseoso que actúa sobre los álabes de la turbina. La rotación de estos elementos hace que el rotor se mueva, como resultado de lo cual se genera electricidad. A continuación, el vapor se condensa y se asienta en un receptor especial de agua helada, desde donde el líquido es forzado nuevamente al intercambiador de calor. Así, se repiten las operaciones, es decir, se realiza el ciclo de Rankine.
Este principio se utiliza en instalaciones en centrales nucleares, también se utiliza en el funcionamiento de instalaciones de turbinas autónomas para la producción de electricidad. Este esquema es, con mucho, el más eficiente y económico. Las plantas basadas en Rankine se distribuyen por todo el mundo.
