Brayan mindiola garcia

CICLO TERMODINAMICO 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 un fluido 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 energía eléctrica o algún otro aprovechamiento –caso de las industrias de generación eléctrica y de algunos motores terrestres o marinos, respectivamente–, hasta la generación de un empuje en un aerorreactor.

El ciclo Brayton aparece por primera vez asociado a la patente de una máquina de gas del inventor el inglés John Barbar, 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 asociadas al emplear aire en vez de vapor de agua, hicieron que el motor fracasara estrepitosamente frente a la mucho más eficaz máquina de vapor de James Watt. Del mismo modo en que ocurrió con otros motores de la época, como el motor Stirling, la idea de Barber cayó en el olvido.

CICLO BRAYTON DE TURBINAS A GASEn el año 1873 GEORGE BRAYTON (1830 – 1892) expuso el principio de funcionamiento del ciclo que lleva su nombre.

Si bien se le llama ciclo termodinámico, en realidad el fluido de trabajo no realiza un ciclo completo dado que el fluido que ingresa es aire y el que egresa son gases de combustión, o sea en un estado diferente al que se tenia cuando se inició el proceso, por eso se dice que es un “ciclo abierto”.

Las turbinas a gas son máquinas térmicas rotativas de combustión interna a flujo continuo cuyo esquema se representa en la siguiente figura.

Diagramas presión-volumen y diagrama temperatura-tiempo

COMPRESOR

COMPRESOR DE LA TURBINA A GAS Compresor Centrífugo Compresor Axial

Se encarga de comprimir el aire, antes de introducirlo en la cámara de combustión. El empuje aumenta cuanto mayor es la compresión. Este es un proceso adiabático.

Tenemos por el primer principio de la termodinámica

Dado que no hay intercambio de calor entre el gas ideal (aire) y el medio ambiente se tiene que.

(1)

Lo que nos dice que y por lo tanta aumenta la energia interna del sistema (), lo que nos dice que la temperatura del gas aumenta.

ÁLABES GUÍAS DE INGRESOEl aire al entrar en la primera etapa del compresor es orientado por los álabes guías de entrada de manera que fluya en la dirección correcta para ser recogido por los álabes de rotor. Los álabes guías de entrada son similares a los álabes de estator, pero están diseñados para tener un efecto mínimo sobre la velocidad o presión del aire que entra.En la mayoría de los motores los álabes guías de entrada son fijos, pero en algunos estos son variables y pueden ajustar su ángulo automáticamente para minimizar la posibilidad de “stall”.