Ciclo Brayton Yanus Cengel 7ma

1. CICLO BRAYTON: EL CICLO IDEAL PARA LOS MOTORES DE TURBINA DE GAS

El ciclo Brayton fue propuesto por George Brayton (1830 – 1892) por vez primera para usarlo en el motor reciprocante que quemaba aceite desarrollado por él alrededor de 1870.

En el año 1873, expuso el principio de funcionamiento del ciclo que lleva su nombre que originariamente se desarrolló empleando una máquina de pistones con inyección de combustible, para luego realizarlo como ciclo abierto simple llamado turbina a gas.

 Ventajas de la turbina a gas

a) Muy buena relación potencia vs. peso y tamaño.

b) Bajo costo de instalación.

c) Rápida puesta en servicio. Respuesta rápida (arranca en minutos)

d) Buena relación potencia/tamaño

e) Es una máquina rotante (no tiene movimientos complejos como son los movimientos roto alternativos de los motores de combustión interna).

f) Al ser una máquina rotante el equilibrado de la misma es prácticamente perfecto y simple, a diferencia de máquinas con movimiento alternativos.

g) Menos piezas en movimiento (comparado con los motores de combustión interna).

h) Menores pérdidas por rozamiento al tener menores piezas en movimiento.

i) Sistema de lubricación más simple por lo expresado anteriormente.

j) Bajas presiones de trabajo (es la máquina térmica que funciona a más baja presiones).

k) El proceso de combustión es continuo y se realiza a presión constante en la cámara de combustión (diferente a los motores de combustión interna).

l) Pocos elementos componentes: compresor, cámara/s de combustión y turbina propiamente dicha.

m) No necesitan agua (diferente a las turbinas a vapor que requieren de un condensador).

n) Permiten emplear diferentes tipos de combustibles como kerosene, gasoil, gas natural, carbón pulverizado, siempre que los gases de combustión no corroan los álabes o se depositen en ellos.

o) El par motor es uniforme y continuo.

 Desventajas de la turbina a gas

a) Bajo rendimiento térmico (alto consumo específico de combustible) debido a:

• Alta pérdida de calor al ambiente que se traduce por la alta temperatura de salida de los gases de escape por chimenea, entre 495ºC a 560 ºC

• Gran parte de la potencia generada por la turbina es demandada por el compresor axial, en el orden de las ¾ partes, o sea un 75% de la potencia total de la turbina

b) Más caro de operar que el diesel.

c) Una parte importante del trabajo generado se pierde para operar el compresor.

 Ciclo ideal para el motor de turbina a gas

 Ciclo cerrado de aire stándard.

 Internamente reversible.

 Similar a ciclo Diesel, con etapa isocora → isóbara.

 Similar al ciclo Rankine, pero sin cambio de fase.

1.1. OBJETIVO DEL CICLO BRAYTON ¿Qué

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