Ciclo Rankine y Motores de Combustión Externa

Ciclo de un Motor de Combustión Externa. Funcionamiento General

Sigue el denominado Ciclo de Rankine.

1. Paso de 5 a 1: En el precalentador se calienta el agua a presión constante hasta la saturación, es decir, alcanzar la temperatura del punto de ebullición.
2. Paso de 1 a 2: Se sigue calentando el agua en la caldera hasta que todo es vapor.
3. Paso de 2 a 3: En la turbina se obtiene energía mecánica perdiendo calor y presión.
4. Paso de 3 a 4: En el condensador todo el vapor pasa a agua, perdiendo presión y temperatura.
5. Paso de 4 a 5: El agua que sale del condensador se comprime en la bomba aumentando su presión y su temperatura. Es necesario un aporte energético externo para que la bomba realice su trabajo.

Sobre este ciclo básico se realizan modificaciones con el objeto de mejorar el rendimiento global de la instalación. Dos de las principales mejoras son:

• Recalentamiento del vapor de salida de la turbina: El vapor de salida de la turbina se vuelve a calentar y se hace pasar por una segunda turbina.
• Precalentamiento del agua a la entrada de la caldera: Mediante la extracción de una parte del vapor antes de su total expansión. A este sistema se le denomina ciclo regenerativo.

Motores Térmicos y de Combustión

Un motor térmico es una máquina cíclica que tiene como misión transformar energía térmica en energía mecánica que sea directamente utilizable para producir trabajo. Si el motor térmico utiliza combustible como fuente térmica, se denomina motor de combustión. Se pueden clasificar siguiendo diferentes criterios:

Primer criterio: Según el lugar dónde se realiza la combustión

1. Motores de combustión externa: Son aquellos en los que la combustión tiene lugar fuera del motor. El calor desprendido es transmitido a un fluido intermedio, que produce la energía mecánica. Ejemplo: La máquina de vapor, donde el fluido intermedio es el vapor de agua y el lugar de la combustión es la caldera, que está fuera del motor. Otro ejemplo es la turbina de vapor.
2. Motores de combustión interna: La combustión se produce en una cámara interna del propio motor, donde se generan los gases que producen la expansión que causa el trabajo. Ejemplo: El motor de un automóvil, donde la cámara interna es cada cilindro y el fluido, en lugar de ser vapor de agua, es una mezcla de un combustible con aire, que se quema en la cámara. Existen distintos tipos de máquinas de combustión interna que se diferencian en el combustible utilizado, en las condiciones de combustión y en el número de carreras que efectúa el pistón en un ciclo completo; por otra parte, el movimiento producido puede ser alternativo (motores de explosión y de combustión) o rotativo (turbinas de explosión y de combustión).

Ventajas del motor de combustión externa frente al de combustión interna:

• El combustible es más barato (carbón).
• Los equipos son menos sofisticados y, por lo tanto, más sencillos.