Ciclos Termodinámica

CICLO DE RANKINE SIMPLE

Propuesto por el ingeniero escocés W.J.M. Rankine hacia 1860, el ciclo Rankine constituye el ciclo básico de funcionamiento de las turbinas de vapor, empleadas actualmente como grandes plantas de generación de potencia. Se diferencia del ciclo de Carnot en que la condensación termina en condiciones de líquido saturado, por lo que la compresión puede realizarse por mediode una bomba hidráulica. Como consecuencia, el líquido saliente de ésta debe ser precalentado hasta su temperatura de ebullición antes de evaporarse.
El rendimiento de este ciclo es algo inferior al de Carnot, pero la etapa de compresión es mucho más fácil de realizar. El trabajo recibido por la bomba puede calcularse asumiendo el flujo como incompresible, es decir tomando el volumenespecífico del líquido constante.
Este ciclo comparte con el de Carnot las desventajas antes comentadas de irreversibilidades durante la expansión y de limitación de temperaturas máximas, y por tanto de rendimiento.

CICLO BRAYTON SIMPLE

Es el ciclo básico que siguen las instalaciones con turbina de gas, por lo que su aplicación en la industria y el transporte es muy importante. Debe su nombre alingeniero americano G.B. Brayton, aunque éste materializó el ciclo sobre un motor alternativo de dos cilindros en 1870. El ciclo Brayton está compuesto por dos transformaciones isóbaras y dos isoentrópicas. Por ser el fluido no condensable la compresión se realiza con un compresor, para cuyo accionamiento se requiere una potencia no despreciable, generalmente proporcionada por la propia turbina alestar unidos compresor y turbina por medio de un mismo eje

CICLO BRAYTON CON RECALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO INTERMEDIO

Se agrupan en este apartado el recalentamiento y el enfriamiento intermedios, aunque sería posible la existencia de solo uno de ellos sobre el ciclo Brayton básico. El objetivo de esta técnica es aumentar el trabajo del ciclo, que está limitado por la imposibilidad de elevar latemperatura máxima del ciclo por encima de la resistencia térmica de los materiales (especialmente a la entrada de la turbina) y por el calentamiento intrínseco a la compresión de un gas, que al ocasionar su dilatación restringe el gasto másico circulante por los conductos. Para ello se dividen expansión y compresión en dos etapas y se intercalan respectivamente, una aportación y una cesión decalor extras. Esta división de la expansión y de la compresión permite, cuando ambas coexisten, elegir entre dos tipos de instalaciones, según se sitúen las turbinas y los compresores en doble eje (agrupando compresor y turbina de alta) o en simple eje. En el primer caso es posible conectar solo un eje al generador de potencia, dedicándose el otro exclusivamente a mover el compresor correspondiente.Las aportaciones de calor se han simbolizado ya por medio de cámaras de combustión, y donde el conducto de cesión de calor entre turbina y compresor de baja se ha eliminado, mostrándose así las instalaciones más habituales en turbinas de gas de combustión interna

CICLO OTTO O DE COMBUSTIÓN A VOLUMEN CONSTANTE

Este ciclo se considera tradicionalmente como el modelo más simplificado delcomportamiento termodinámico del gas contenido en el cilindro de un motor de encendido provocado. Por esta razón, y por la coincidencia de nombres (a menudo se alude con el nombre de motor Otto al motor de encendido provocado) suelen asociarse los citados tipos de ciclo y de motor. Sin embargo, los ciclos reales de estos motores se parecen poco al ciclo Otto, por lo que éste debe interpretarse como unamera referencia teórica. El ciclo Otto se caracteriza por realizar el proceso de aportación de calor a lo largo de una isócora, situada precisamente en el punto de mínimo volumen (PMS). Al ser el sistema cerrado, se interpreta que dicha liberación de calor se debe a un proceso de combustión, si bien el ciclo teórico no suele contemplar la presencia de combustible, ni el cambio de composición...