TURBINAS A GAS

Instituto Universitario Politécnico
“Santiago Mariño”
Extensión Maturín
2015-2016












CICLO DE BRAYTON. TURBINAS A GAS














Realizado por:
Ing. Víctor Gómez

INTRODUCCIÓN

El ciclo ideal de las turbinas de gas se llama ciclo Brayton en honor del ingeniero estadounidense George Brayton. Comparado con los ciclos Otto y Diesel, el ciclo
Brayton funciona en un intervalo más ampliode volúmenes, pero más reducido en presiones y temperaturas. Estas características hacen que el ciclo Brayton no sea apto para ser utilizado en maquinas alternativas.
El ciclo de Brayton se considera un ciclo de gas ya que la sustancia de trabajo siempre estará en estado gaseoso, y se considera que el gas se comporta como ideal y siempre ocurre u n proceso de combustión. Es un clico mecánico, esdecir abierto. No termodinámico.

Turbina de gas, se basa en el ciclo de Brayton, es un motor térmico rotativo de combustión interna, donde a partir de la energía aportada por un combustible se produce energía mecánica y se genera una importante cantidad de calor en forma de gases calientes y con un alto porcentaje de oxígeno.
La máquina sigue un ciclo abierto, puesto que se renueva continuamenteel fluido que pasa a través de ella.
El aire es aspirado de la atmósfera y comprimido para después pasar a la cámara de combustión, donde se mezcla con el combustible y se produce la ignición. Los gases calientes, producto de la combustión, fluyen a través de la turbina. Allí se expansionan y mueven el eje, que acciona el compresor de la turbina y el alternador.
En el presente documento serecogen los procesos que involucran el ciclo de Brayton dado que le modelo termodinámico de las turbinas de gas se fundamenta en el ciclo de Brayton.











El ciclo Brayton, también conocido como ciclo Joule o ciclo Froude, es un ciclo termodinámico consistente, en su forma más sencilla, en una etapa de compresión adiabática, una etapa de calentamiento isobárico y una expansión adiabática de unfluido termodinámico compresible. Es uno de los ciclos termodinámicos de más amplia aplicación, al ser la base del motor de turbina de gas, por lo que el producto del ciclo puede ir desde un trabajo mecánico que se emplee para la producción de electricidad en los quemadores de gas natural o algún otro aprovechamiento –caso de las industrias de generación eléctrica y de algunos motores terrestres omarinos, respectivamente–, hasta la generación de un empuje en un aerorreactor.

CICLO TERMODINAMICO DE LAS TURBINAS DE GAS
El modelo termodinámico de las turbinas de gas se fundamenta en el ciclo de Brayton, a pesar de que se generaliza como ciclo termodinámico, en realidad el fluido de trabajo no cumple un ciclo completo en las turbinas de gas ya que este finaliza en un estado diferente al quetenía cuando inició los procesos, se podría decir que es un ciclo abierto. Las turbinas de gas de ciclo abierto simple utilizan una cámara de combustión interna para suministrar calor al fluido de trabajo y las turbinas de gas de ciclo cerrado simple utilizan un proceso de transferencia para agregar o remover calor del fluido de trabajo.
El ciclo básico de Brayton en condiciones ideales estácompuesto por cuatro procesos:
1-2. Compresión isentrópica en un compresor.
2-3. Adición de calor al fluido de trabajo a presión constante en un intercambiador de calor o una cámara de combustión.
3-4. Expansión isentrópica en una turbina.
4-1. Remoción de calor del fluido de trabajo a presión constante en un intercambiador de calor o en la atmósfera.

HISTORIA DEL CICLO DE BRYTON
El ciclo Braytonaparece por primera vez asociado a la patente de una máquina de gas del inventor inglés John Barber, en 1791. Formalmente, el motor de Barber podría ser clasificado como de flujo discontinuo, si bien su rudimentario sistema de compresión, incapaz de alcanzar siquiera las 2 atmósferas de presión, y las elevadísimas pérdidas de calor asociadas al sistema de calentamiento, así como las complicaciones...