El documento describe el ciclo Brayton y sus aplicaciones en turbinas de gas. El ciclo Brayton consta de cuatro procesos internamente reversibles que convierten energía calórica en mecánica. Las turbinas de gas utilizan este ciclo y tienen ventajas como buena relación potencia-tamaño y bajos costos, pero también desventajas como alta pérdida de calor. Factores como la temperatura ambiente, tipo de combustible y sistema de enfriamiento afectan el desempeño de la turbina.

1. UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS
ARMADAS “ESPE”
CICLO BRAYTON Y SUS APLICACIONES
Autor: Alejandro Cuzco

2. INTRODUCCIÓN
Convertir
energía calórica
en mecánica
Catalogado
como ciclo
abierto
4 procesos
internamente
reversibles
Proceso de
flujo
estacionario

3. CICLO BRAYTON
1-2-a-b-1 trabajo
que entra
3-4-1-b-3 trabajo
producido
2-3-a-b-2
calor
absorbido
1-4-a-b-1
calor
cedido

4. 1-2
compresión
isentrópica
Rechazo de
calor a
presión cte
Ciclo
Brayton
Expansión
isentrópica
2-3 adición
de calor a
presión cte

5. TURBINA A GAS
- Buena relación potencia- tamaño
- Bajo costos
- Respuesta rápida
- Bajas presiones de trabajo
- El proceso de combustión es
continuo y se realiza a presión
constante
- Pocos elementos componentes:
compresor, cámara/s de combustión
y turbina
- No necesitan agua
- Permiten emplear diferentes tipos
de combustibles
- 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 560ºC
- Gran parte de la potencia generada
por la turbina es demandada por el
compresor axial, un 75% de la
potencia total de la turbina

7. • maximización de potencia neta producida y
minimización de tasa de entropía generada
• Para la modificar la potencia de una turbina se
debe alterar:
1. El flujo másico que pasa por los álabes de la
turbina
2. La temperatura del fluido de trabajo a la
entrada del rotor

8. Factores que afectan el desempeño de
la turbina de gas
Condiciones locales y temperatura ambiente
Menor temperatura ambiente Incrementa la capacidad y
eficiencia de la turbina así como el flujo másico
Si disminuye la presión atmosférica, la densidad del aire
baja, reduciendo el flujo másico
El aire húmedo al ser más denso que el aire seco también
afecta du potencia
El gas natural produce 2% más de salida de potencia que
los destilados del petróleo

10. Sistema de Enfriamiento
Tipo de turbina
Precio de la
energía en el
mercado
Relación entre
flujo másico y
potencia generada
Condiciones
climáticas
Horas de
operación de la
turbina

11. Lugares con aire cálido y
seco
Pasa el aire a través de un
filtro por el cual se
escurre agua
Enfriador
Evaporativo
El agua se evapora, por lo
que el aire se enfría,
debido a la baja humedad
relativa del ambiente
Incrementa la humedad
relativa hasta el 85%.
Bajos costos y facilidad de
operación,

13. Enfriamiento, sistema de niebla
• Usa millones de gotas de agua que proceden
con el intercambio de energía reduciendo la
temperatura del aire hasta en 20ºF
• Costos bajos y fácil uso
Enfriamiento, Mecanical Absorción
• Mantiene la temperatura lo más baja que el
usuario desee
• Alto consumo de energías auxiliares, altos
costos y grandes espacios