Ciclo Brayton

Ciclo Brayton

Es un ciclo termodinámico que usa como fluido de trabajo un gas y que consiste en cuatro etapas:
1. Compresión adiabática e isentrópica. Se comprime el fluido con un compresor sin que haya intercambio de calor con el entorno. Se produce un aumento de la temperatura y de la entalpía.
2. Calentamiento isobárico. El fluido obtiene calor por la combustión del propio gas en lacámara de combustión por lo que aumenta enormemente su temperatura y lo hace a presión constante.
3. Expansión adiabática e iséntrópica. El gas a alta presión y alta temperatura es expandido en una turbina de tal forma que somos capaces de obtener trabajo. Esta expansión (disminución de la presión) se realiza de forma que el gas no transfiera calor con el exterior e idealmente no varíe su entropía,por lo que disminuye la temperatura del gas.
4. Enfriamiento isobárico. En esta etapa el gas es enfriado en contacto con el ambiente a presión constante. Realmente esta etapa no se da pues es un ciclo abierto y se vierte el fluido al ambiente y se inyecta nuevo al ciclo.
Del ciclo Brayton se obtiene trabajo que puede ser usado para generar electricidad. Este ciclo se usa mayoritariamente en lasturbinas de gas. Como el gas a la salida de la turbina sigue estando a una temperatura relativamente elevada se puede usar para iniciar un ciclo de Rankine calentando a través de un intercambiador de calor agua por ejemplo, evaporándola, para posteriormente expandir ese vapor en una turbina y obtener potencia nuevamente. Al hecho de aprovechar el calor del gas de salida se le llama ciclo combinado,y lo que se consigue es aumentar el rendimiento energético aumentando la cantidad de trabajo total que se obtiene de la quema del combustible inicial.










Ciclo Carnot
El ciclo de Carnot es un ciclo termodinámico reversible que usa un gas perfecto y que consta de cuatro etapas:
1. Expansión isoterma. En la situación inicial el gas se encuentra a la máxima presión, mínimo volumeny la máxima temperatura dada por el foco caliente. En contacto con el foco, el gas se expande (disminuyendo la presión y aumentando el volumen) de forma isoterma (temperatura constante) por lo que se absorbe calor de la fuente.
2. Expansión adiabática. Se aísla térmicamente el recipiente que contiene el gas (por ello no existe transferencia de calor con el exterior) así que continúaexpandiéndose pero en esta etapa se consigue además que el gas disminuya su temperatura.
3. Compresión isoterma. En esta etapa se comprime el gas (aumentando presión y disminuyendo el volumen que éste ocupa) manteniendo constante la temperatura. Dada esta situación el gas cede calor al foco frío.
4. Compresión adiabática. Aislado térmicamente, el sistema evoluciona comprimiéndose y aumentando su temperaturahasta el estado inicial.
Una máquina térmica que utilice el ciclo de Carnot se denomina máquina de Carnot y al ser reversible puede funcionar como motor (máquina térmica motora) produciendo trabajo o como frigorífico (máquina térmica generadora) si realiza el ciclo en sentido inverso de forma que al aportar trabajo al sistema éste pueda transferir calor del foco frío al caliente.

Ciclo RankineEl ciclo Rankine es un ciclo termodinámico reversible formado por cuatro etapas:
1. Compresión isoentrópica. Se aumenta la presión del fluido mediante una bomba.
2. Absorción de calor a presión constante. Una fuente de calor (normalmente una caldera) calienta el fluido manteniendo la presión constante haciendo que este se empiece a evaporar.
3. Expansión isoentrópica. Se expande el fluidoevaporado en una turbina generando trabajo y reduciendo su presión.
4. Cesión de calor a presión constante. El fluido es enfriado en un condensador haciendo que licue.
Las máquinas térmicas que usan este ciclo son motores térmicos ya que producen trabajo. Se suelen utilizar en las centrales térmicas donde se aprovecha el trabajo que se produce para generar electricidad.


Ciclo Diesel
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