Ciclo de Gas
Ciclo de gas
Introducción
Los ciclos de potencia de gas o dispositivos generadores de potencia son de gran importancia en el estudio de la termodinámica ya que varias máquinas se basan en su funcionamiento como los modernos motores automotrices, camiones, barcos o turbinas de gas que son un ejemplo de aplicaciones y son extremadamente útiles, ya que son máquinas en las que la energía interna que pose un fluido en este caso vapor se transforma parcialmente en energía mecánica.
Introducción
Introducción
Los ciclos de potencia de gas o dispositivos generadores de potencia son de gran importancia en el estudio de la termodinámica ya que varias máquinas se basan en su funcionamiento como los modernos motores automotrices, camiones, barcos o turbinas de gas que son un ejemplo de aplicaciones y son extremadamente útiles, ya que son máquinas en las que la energía interna que pose un fluido en este caso vapor se transforma parcialmente en energía mecánica.
Introducción
Una turbina de gas, también llamada turbina de combustión, es una
turbo-máquina que extrae energía de un flujo de gases de combustión. Tiene un
compresor acoplado a una turbina y una cámara de combustión entre ambos
dispositivos. Las turbinas de gas se utilizan en diversas aplicaciones:
producción de electricidad, buques, locomotoras, helicópteros y en tanques. El
uso de turbinas de gas en tanques militares ha tenido mucho éxito. Varias
clases de locomotoras han sido impulsadas por turbinas de gas
En general la turbina de gas es un dispositivo
diseñado para extraer energía química de un fluido de ella y transformarla en
energía mecánica
La dos principales áreas de aplicación de la
turbina de gas son la propulsión de aviones y la generación de energía
eléctrica
Las turbinas de gas
usualmente operan en un ciclo abierto, como muestra la figura 1. Aire fresco en
condiciones ambiente se introduce dentro del compresor donde su temperatura y
presión se eleva. El aire a alta presión va a la cámara de combustión donde el
combustible se quema a presión constante. Luego los gases
resultantes a alta temperatura entran a la turbina, donde se expanden hasta la
presión atmosférica, de tal forma que producen potencia. Los gases de escape
que salen de la turbina se expulsan hacia fuera (no se recirculan), por ello el
ciclo se clasifica como un ciclo abierto. Este ciclo de turbina de gas abierto
puede modelarse como un ciclo cerrado, del modo que se muestra en la figura 2,
mediante las suposiciones de aire estándar
En este caso los procesos de compresión y
expansión permanecen iguales, pero el proceso de combustión se sustituye por un
proceso de adición de calor a presión constante de una fuente externa, y el
proceso de escape se reemplaza por uno de rechazo de calor a presión constante
hacia el aire ambiente. El ciclo ideal que el fluido de trabajo experimenta en
este ciclo cerrado es el ciclo Brayton, que esta integrado por cuatro procesos
internamente reversibles:
1-2 Compresión isentrópica (en un compresor).
2-3 Adición de calor a presión constante.
3-4 Expansión isentrópica (en una turbina).
4-1 Rechazo de calor a presión constante.
El fluido de trabajo en ciclo cerrado entra al
intercambiador de calor de temperatura elevada en el estado 2, donde se le
agrega energía a un proceso de presión constante, hasta que alcanza la
temperatura elevada del estado 3. Entonces, el fluido entra a la turbina y
tiene lugar una expansión isentrópica, produciendo cierto trabajo. El fluido
sale de la turbina al estado 4 y pasa a ser enfriado, en un proceso a presión
constante, en el intercambiador de calor de baja temperatura, de donde sale al
estado 1, listo para entrar al compresor, y el ciclo se repite.
Ciclo Brayton
El Ciclo Brayton es un proceso ciclico asociado generalmente a una turbina a gas. Al igual que otros ciclos de potencia de
combustión interna, el ciclo Brayton es un sistema abierto, aunque para un análisis termodinámico es conveniente asumir que los
gases de escape son reutilizados en el ingreso, permitiendo el análisis como
sistema cerrado.
Conclusión
En el ciclo de Brayton idealizado en comparación al de Otto y Diesel opera en un intervalo menor de presiones y temperatura espera en un intervalo de volumen m s amplio, esto hace que no sea adecuado para el uso en maquinas alternativas.
se sabe que debido a que los gases que se expanden están más calientes el trabajo que puede obtenerse del proceso de expansión es mayor que el de compresión; el trabajo neto del ciclo es la diferencia entre los dos.
La eficiencia térmica del ciclo de Brayton depende principalmente de la relación de presiones, la temperatura de admisión a la turbina y las perdidas parásitas.
Fuentes Consultadas
https://www.sostenibilidadedp.es/pages/index/ciclo-de-gas
http://www4.tecnun.es/asignaturas/termo/Ppt/Tema12-CiclosGas.pdf
http://www.edutecne.utn.edu.ar/maquinas_termicas/03-turbina_a_gas.pdf
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