Ciclos termodinamicos

Índice

Introducción

1.1. Clasificaciones

1.2 Ciclos directos para sistemas abiertos con fluido condensable.
1.2.1. Ciclo de Carnot
1.2.2. Ciclo de Rankine simple
1.2.3. Ciclo de Rankine con recalentamiento
1.2.4. Ciclo de Rankine con recalentamiento intermedio
1.2.5. Ciclo de Rankine con regeneración

1.3 Ciclos directos para sistemas abiertos con fluido no condensable
1.3.1.Ciclo Brayton simple
1.3.2. Ciclo Brayton con recalentamiento y enfriamiento intermedio
1.3.3. Ciclo Brayton con regeneración

1.4 Ciclos directos para sistemas cerrados
1.4.1. Ciclo Otto o de combustión a volumen constante
1.4.2. Ciclo Diesel o de combustión a presión constante
1.4.3. Ciclo mixto o de presión limitada
1.4.4. Ciclo Stirling
1.4.5. Ciclo Ericsson
1.4.6. Presiónmedia indicada

1.5 Ciclos inversos
1.5.1. Ciclo de Carnot inverso
1.5.2. Ciclo de compresión de vapor teórico
1.5.3. Ciclo de compresión de vapor real
1.5.4. Ciclo de compresión de vapor múltiple
1.5.5. Ciclo inverso de aire estándar
1.5.6. Otros ciclos de sistemas de refrigeración y licuefacción

Introducción

Los ciclos termodinámicos son la aplicación más técnica de latermodinámica, ya que reproducen el comportamiento cíclico del fluido de trabajo de una máquina térmica durante el funcionamiento de ésta. En los apartados siguientes se estudiarán los ciclos termodinámicos más característicos por su carácter didáctico, por sus especiales propiedades o por su aplicabilidad a máquinas térmicas de utilización en la industria o en el transporte.

Es necesarioindicar que los ciclos termodinámicos constituyen una referencia teórica, que a menudo no se corresponde con exactitud con la evolución real de un fluido en el interior de una máquina térmica, debido a muchas razones como son: las irreversibilidades de los procesos, las pérdidas de calor, las fugas másicas, las pérdidas de carga en los conductos, la heterogeneidad de los fluidos circulantes, ydebido igualmente a otros fenómenos de compleja simulación. En este sentido puede afirmarse que los ciclos termodinámicos son los modelos matemáticos más sencillos, dentro del amplio espectro de modelos que pretenden simular el comportamiento de las máquinas térmicas.

1.1 Clasificaciones

Los ciclos termodinámicos pueden clasificarse de las siguientes formas:

* Ciclos directos y ciclosinversos. Los primeros son los de aplicación a máquinas térmicas, y recorren los diagramas típicos de representación (p-v, T-s, h-s) en sentido horario. Los ciclos inversos son de aplicación a máquinas frigoríficas y recorren los diagramas típicos (p-h, h-s) en sentido antihorario.

* Ciclos para sistemas abiertos y ciclos para sistemas cerrados. Los primeros son de aplicación a máquinas deflujo continuo. Cada una de las máquinas que componen la instalación tiene una permanente renovación del fluido, aunque en su conjunto el sistema puede recircular el flujo por completo. Su representación gráfica más habitual son los diagramas T-s o h-s (y p-h si son inversos). Los ciclos para sistemas cerrados son de aplicación a máquinas de desplazamiento positivo, en las que el volumen decontrol se modifica a lo largo del propio ciclo. Suelen renovar el fluido en una etapa determinada del ciclo, y no de forma continua. Su representación más común es el diagrama p-v.

* Ciclos de fluido condensable y ciclos de fluido no condensable. En los primeros el fluido cambia de fase durante su evolución, de modo que durante un tramo del ciclo el fluido es líquido y en el otro es vapor.Debido a las características del fluido, suele recircularse éste por completo, y se aplican siempre a máquinas de flujo continuo. En los ciclos de fluido no condensable, el fluido (gaseoso) no cambia de fase. Pueden ser de ciclo cerrado o de ciclo abierto. Esta última condición paradójica se refiere a que el gas, por haber sufrido una transformación química (proceso de combustión) se expulsa al final...