El objetivo es apreciar cómo variará la eficiencia del ciclo de vapor en la medida que la temperatura y la presión del vapor en la zona de recalentamiento aumentan. Estos incrementos responden a los trabajos de desarrollo que actualmente se llevan a cabo por los líderes de estas tecnologías, en sus intentos por elevar la eficiencia de uso de la energía, principalmente en aquellas plantas térmicas que utilizan el carbón cómo combustible y que son las responsables de gran cantidad de emisiones de CO2 a la atmósfera.

Las Plantas Térmicas actuales toman en cuenta el empleo de ciclos combinados, incluyendo turbinas a gas y sucesivas etapas de extracciones y recalentamientos del vapor, teniendo en cuenta la mayor recuperación del calor que se genera y la optimización del calor en trabajo útil (generación eléctrica), de ahí que se alcancen eficiencias notables.

Se comprueba que en la medida que se incrementa la temperatura y presión del vapor en la zona de recalentamiento, la eficiencia también aumenta.

En la actualidad ya existen las primeras plantas operando con condiciones de vapor recalentado por encima de su punto crítico, por lo que a sus ciclos se le denomina Super Críticos. Y bajo condiciones extremas, le nombran Ultra Super Críticas. Los incrementos se producen principalmente en la temperatura y presión de vapor dentro del generador de vapor y de los recalentamientos sucesivos antes de inyectarlo a las etapas de la turbina. En estas Plantas se proponen alcanzar eficiencias entre el 45 y el 50%. Se comprueba que bajo condiciones supercríticas, presiones superiores a 3200 psia, la eficiencia del ciclo aumenta alrededor del 1% por cada 35 ºF de incremento de la temperatura en el vapor; y 0.2% por cada 140 psig que se aumente. De ahí el interés de alcanzar el mayor régimen de explotación posible.

El problema principal para ir a regímenes Ultra Super Críticos es conseguir los metales resistentes a las altas temperaturas y presiones. Esa es otra de las líneas que desarrollan los líderes de estas tecnologías, ya que estos metales aleados son muy costosos

A mayores eficiencias, menor índice de consumo de combustible por kWh generado y menos cantidad de gas CO2 emitido.

Nuestro procesador considera que todo el combustible que se quema en el ciclo térmico es carbón o un derivado similar y los índices de consumo y emisiones son referidos a este portador.

Hay que tener en cuenta que con el fin de reducir las emisiones contaminantes y facilitar la operación, en los ciclos térmicos se queman combustibles líquidos o gaseosos en los recalentadores de vapor, por lo que los indicadores de consumo y emisiones del ciclo por kWh variarán en función de las estructuras de consumo (mezclas) y de las cantidades de cada combustible que se queme. De esta manera se diluye el efecto contaminante del carbón, cuyas emisiones son mayores por unidad de energía que las de los combustibles líquidos y gaseosos.

El procesador calculará la eficiencia del ciclo partiendo de que las condiciones de descarga y condensación se mantienen constantes.
Su utilidad está en poder ir variando las temperaturas y presiones de entrada al ciclo y calcular la eficiencia que resulta.

Procedimiento

Puede registrar los parámetros del vapor recalentado simulando diferentes condiciones operacionales e ir comprobando cómo en la medida que aumentan la presión y la temperatura, varía la eficiencia del ciclo y los indicadores consumo y emisión.

Una vez registrados los datos de entrada del vapor recalentado, el procesador determina el trabajo realizado en la expansión y el calor suministrado al ciclo, tomando como referencia las condiciones de salida determinadas por una presión de 15 psia y temperatura 210 ºF, y en el condensador de 3 psia y 140 ºF.