3. TERMODINÁMICA TÉCNICA 3
Definición
▪ Transformación cerrada (sucesión de varias
transformaciones abiertas) el estado final recupera las
condiciones iniciales.
▪ Reproducen el comportamiento cíclico del fluido de trabajo
de una máquina térmica motora o generadora durante su
funcionamiento.
Ciclo termodinámico
4. TERMODINÁMICA TÉCNICA 4
Ciclo termodinámico
Clasificación (I):
a) Ciclos directos (de potencia) → Recorren, en sentido horario,
los diagramas típicos de representación (p-v, T-s, h-s).
• De aplicación a máquinas térmicas.
b) Ciclos inversos (de compresión y/o refrigeración) →Recorren
los diagramas típicos (p-h, h-s, T-s) en sentido antihorario.
• De aplicación a máquinas compresoras y/o frigoríficas.
5. TERMODINÁMICA TÉCNICA 5
Ciclo termodinámico
Clasificación (II):
a) Ciclos para sistemas cerrados → En algún momento el fluido
está confinado.
• De aplicación a máquinas de desplazamiento positivo.
• Diagrama p-v.
b) Ciclos para sistemas abiertos → El fluido se pierde (Circuito
abierto) o se recircula (Circuito cerrado).
• De aplicación a máquinas de flujo continuo.
• Diagramas T-s o h-s (p-h para inversos).
6. TERMODINÁMICA TÉCNICA 6
Ciclo termodinámico
Clasificación (III):
a) Ciclos de fluido no condensable → El fluido no cambia de
fase (siempre en fase gas).
• De aplicación a máquinas de desplazamiento positivo y
de flujo continuo.
b) Ciclos de fluido condensable → El fluido cambia de fase
durante el ciclo. En un tramo del ciclo el fluido es líquido y en el
otro es vapor.
• De aplicación a máquinas de flujo continuo.
• Diagramas T-s o h-s (p-h para inversos).
18. TERMODINÁMICA TÉCNICA 18
Ciclo Brayton con regeneración
Ciclos directos - sistemas abiertos - fluido no condensable-
circuito abierto
𝜂 = 1 −
ሶ
𝑄𝑐𝑒𝑑
ሶ
𝑄𝑎𝑏𝑠
= 1 −
𝑞𝑐𝑒𝑑
𝑞𝑎𝑏𝑠
≈ 1 −
(𝑇𝑏 − 𝑇1)
(𝑇3 − 𝑇𝑎)
Eficacia del
regenerador
𝜀𝑅 =
Δ𝑇 𝑟𝑒𝑔
Δ𝑇 𝑚á𝑥 𝑟𝑒𝑔
=
𝑇𝑎 − 𝑇2
𝑇4 − 𝑇2
=
𝑇4 − 𝑇𝑏
𝑇4 − 𝑇2
Qa
Qc
T
s
1
2
4
3
a
Ta
T2
T4
b Tb
𝑞𝑎
𝑞𝑐
W
W
t
c
1
2 a 3
4
T
urbina
Comp.
C.C.
b
𝑤𝑐
𝑤𝑡
19. TERMODINÁMICA TÉCNICA 19
Ciclo Brayton con recalentamiento y enfriamiento intermedio
Ciclos directos - sistemas abiertos - fluido no condensable-
circuito abierto
𝜂 =
ሶ
𝑊
𝑛
ሶ
𝑄𝑎𝑏𝑠
=
𝑤𝑡𝑢𝑟𝑏 − 𝑤𝑐
𝑞𝑎𝑏𝑠
≈
(𝑇3−𝑇4) + (𝑇3´−𝑇4´) − (𝑇2−𝑇1) − (𝑇2´−𝑇1´)
(𝑇3−𝑇2´) + (𝑇3´−𝑇4)
Qa
Qc
T
s
1
2’
4’
3
2
1’
4
3’
Q ’
a
Q ’
c
𝑞𝑎
𝑞𝑎´
𝑞𝑐
𝑞𝑐´
Q’
Q
Q’
W
W
W
W W
c
a
a
t
cb
tb
ca ta
2
2’ 3
3’
1
1’
4’
4
C.B. T
.B.
C.A. T
.A.
C.C.
C.C.
𝑞𝑎
𝑞𝑎´
𝑤𝑐𝑏
𝑤𝑡𝑏
𝑤𝑡𝑎
𝑤𝑐𝑎
𝑞𝑐´
20. TERMODINÁMICA TÉCNICA 20
Ciclo Brayton con recalentamiento y enfriamiento intermedio
Ciclos directos - sistemas abiertos - fluido no condensable-
circuito abierto
Q’
Q Q’
W
W + W
W + W
c
a a
t
cb
tb ta
ca
2
2’ 3 3’
1
1’
4’
4
C.B. T
.B.
C.A. T
.A.
T
.A.
C.C. C.C.
𝑞𝑎 𝑞𝑎´
𝑤𝑐𝑏 + 𝑤𝑐𝑎
𝑤𝑡𝑎 + 𝑤𝑡𝑏
𝑞𝑐´
22. TERMODINÁMICA TÉCNICA 22
Ciclos directos - sistemas abiertos - fluido no condensable-
circuito abierto
Esquema y diagrama de un
ciclo Brayton de turbina de
gas con tres
escalonamientos de
compresión, dos
refrigeraciones, dos etapas
de expansión con un
recalentamiento y
regeneración
28. TERMODINÁMICA TÉCNICA 28
Ciclo de Carnot
Imposibilidad en la practica:
❑ Imposibilidad finalizar condensación en punto 1
❑ Compresión de vapor húmedo (problemas en bomba)
❑ Expansión de vapor húmedo (problemas en turbina)
❑ T absorción de calor limitada por TC (374,15 ºC)
❑ T cesión calor muy baja → posibilidad sólido y fugas
Ciclos directos – sistemas abiertos – fluido condensable-
circuito cerrado