ciclo brayton

Ciclo Brayton
 
INTRODUCCION
En el año 1873 GEORGE BRAYTON (1830 –1892) expuso el principio defuncionamiento del ciclo que lleva su nombre que originariamente se desarrollóempleando una máquina de pistones con inyección de combustible, para luegorealizarlo como ciclo abierto simple llamado turbina a gas. Si bien se le llamaciclo termodinámico, en realidad el fluido de trabajo no realiza unciclo completodado que el fluido que ingresa es aire y el que egresa son gases decombustión, o sea en un estado diferente al que se tenía cuando se inició el proceso, por eso se dice que es un “ciclo abierto
RESUMEN
Este ciclo se considera el básico en el análisis de turbinas. Este es un ciclosimple para una turbina de gas se emplea equipo separado para los diversostipos de procesos del cicloAcontinuación se define primero lo que es un ciclo abierto, al inicio el aire secomprime en forma adiabática en compresor rotatorio axial o centrifugo  A→B.
El aire entra a una cámara de combustión donde se inyecta y quemacombustible a presión constante, por lo que el calentamiento se modela comoun proceso isobaro B→C.
 Los productos de esta combustión luego se expanden en una turbina hastaalcanzala presión ambiente de los alrededores, lo que se describe medianteuna expansión adiabática C →D.Los ciclos de las turbinas de gas reales son abiertos ya que debe introducirseaire continuamente. En el ciclo de Brayton idealizado en comparación al deOtto y Diesel opera en un intervalo menor de presiones y temperatura esperaen un intervalo de volumen más amplio, esto hace que no sea adecuado paraeluso en máquinas alternativas.Este ciclo consta de compresión adiabática, calentamiento a presión constantey expansión adiabática. Debido a que los gases que se expanden están máscalientes el trabajo que puede obtenerse del proceso de expansión es mayorque el de compresión; el trabajo neto del ciclo es la diferencia entre los dos. Sise agrega un regenerador para recobrar el calor de escape de laturbina semejora la eficiencia. Añadiendo además de interenfriameiento en el compresory recalentamiento del fluido de trabajo, durante la expansión se incrementa lasalida de potencia para un tamaño dado de turbina de gas.El ciclo Brayton describe el comportamiento ideal de un motor de turbina. Lasetapas del proceso son las siguientes:







EFICIENCIA EN EL CICLO BRAYTON:
La eficienciatérmica del ciclo Brayton ideal depende de la compresión. Si seaumenta la relación de compresión en el ciclo será necesario suministrar máscalor al sistema debido a que las líneas de presión constante divergen haciaarriba y hacia la derecha en el diagrama T-s y la temperatura máxima del ciclo será mayor. Como el calor suministrado es mayor, la eficiencia térmicaaumentará.



Diagrama T-s
de ciclostermodinámicos básicos de las turbinas de gas condiferentes relaciones de compresión. Sin embargo la temperatura máxima del ciclo está limitada por los materialesen los cuales están construidos los componentes y por lo tanto se requeriránsistemas de refrigeración más eficientes.La eficiencia del ciclo también se ve afectada por las pérdidas en el compresor,en la turbina y en las caídas de presiónen la cámara de combustión y otrospasajes. Podemos verlo en el diagrama que representa estas condiciones en elciclo, disminuyendo en consecuencia la eficiencia del ciclo.





Diagrama T-s del ciclo termodinámica básico real de las turbinas de gas.
A diferencia del ciclo Rankine, el proceso de compresión para elevar la presiónen el ciclo Brayton requiere un gran consumo de energía y granparte deltrabajo producido por la turbina es consumido por el compresor, en unporcentaje que puede estar entre 40% y 80%. Esta desventaja frente al cicloRankine hace necesario prestar una mayor atención en el diseño de turbinasde gas ya que cualquier pérdida de presión en la cámara de combustión ydemás componentes entre el compresor y la turbina debe compensase conmayor trabajo en el compresor....