Análisis termodinámico de una planta Termoeléctrica de vapor de 210 MW mediante un ciclo Rankine ideal simple

Resumen

El ciclo Rankine constituye la base de operación de la mayoría de las centrales termoeléctricas de vapor utilizadas para la generación de energía eléctrica a nivel mundial. Su estudio permite comprender los mecanismos de conversión de energía térmica en energía mecánica y posteriormente en energía eléctrica. En este trabajo se desarrolla el análisis termodinámico de una planta termoeléctrica de vapor con una potencia neta de 210 MW que opera bajo un ciclo Rankine ideal simple. El vapor ingresa a la turbina a una presión de 10 MPa y una temperatura de 500 °C, mientras que la presión de condensación es de 10 kPa. El modelo matemático se fundamenta en la Primera Ley de la Termodinámica aplicada a sistemas de flujo estacionario, así como en las relaciones de conservación de masa y energía para cada componente del ciclo. Se determinan las propiedades termodinámicas en cada estado, la calidad del vapor a la salida de la turbina, la eficiencia térmica y el flujo másico requerido para generar la potencia especificada. Adicionalmente, se presenta el diagrama temperatura-entropía (T-s) y se discute el comportamiento energético de cada proceso. Los resultados muestran una calidad de vapor de 0.793 a la salida de la turbina, una eficiencia térmica de 40.2 % y un flujo másico aproximado de 165 kg/s, evidenciando la capacidad del ciclo Rankine para producir grandes cantidades de potencia eléctrica mediante la utilización eficiente del vapor de agua.