CICLOS DE GAS Y VAPOR UNADM

1. ¿CÓMO ELEGIR UN
SISTEMA?
Por: Carlos Alberto Cortés Fernández
UNIVERSIDAD ABIERTA
Y A DISTANCIA DE MÉXICO
INGENIERÍA EN ENERGÍAS RENOVABLES

2. Ciclo de Carnot
• Es un ciclo termodinámico que se produce en una máquina cuando trabaja
absorbiendo una cantidad de calor Q1 de una fuente de mayor temperatura y
cediendo un calor Q2 a la de menor temperatura produciendo un trabajo.
Proceso:
1-2 El fluido se calienta de manera reversible e
isométricamente a una caldera.
2-3 Se expande isoentrópicamente en una tubería.
3-4 Se condensa irreversible e isotérmicamente en
un condensador.
4-1 Se comprime de manera isentrópica mediante
un compresor hasta su estado inicia.

3. CICLO OTTO
• El ciclo de Otto es el que mejor se ajusta al motor de cuatro tiempos de ignición
por chispa que es adecuado para la producción de cantidades relativamente
pequeñas de trabajo.
Proceso:
1-2 Compresión isentrópica.
2-3 Adición de calor a volumen constante.
3-4 Expansión isentrópica.
4-1 Rechazo de calor a volumen constante.

4. CICLO DIESEL
• Un motor Diesel es otro ejemplo de motores de combustión interna, parecido al
motor de Otto pero con la diferencia de que opera con razones de compresión
más altas. Otra diferencia con el motor de Otto es que la ignición no se provoca
con chispa sino por medio de un incremento en la temperatura por arriba de la
auto-ignición de la mezcla combustible-aire.
Proceso:
1-2 Compresión isentrópica.
2-3 Adición de calor presión constante.
3-4 Expansión isentrópica.
4-1 Rechazo de calor a volumen constante.

5. CICLO BRAYTON
• Ciclo ideal para motores de turbina de gas. Las turbinas de gas se han convertido
en un dispositivo productor de potencia muy popular debido a la proporción
favorable potencia de salida-peso de estos motores, así como su operación más
suave y el incremento en la capacidad de mantenimiento.
Proceso:
1-2 Compresión isentrópica. (compresor)
2-3 Adición de calor presión constante.
3-4 Expansión isentrópica. (Turbina)
4-1 Rechazo de calor a presión constante.

6. CICLO RANKINE
• Es un ciclo termodinámico que tiene como objetivo la conversión
de calor en trabajo, constituyendo lo que se denomina un ciclo de potencia.
Proceso:
1-2 Compresión isentrópica en una bomba.
2-3 Adición de calor presión constante en
una caldera.
3-4 Expansión isentrópica en una turbina.
4-1 Rechazo de calor a presión constante en
un condensador.

7. CICLO COMBINADO DE GAS-VAPOR
• Se utilizan dos fluidos como sustancias de trabajo, que operan en distintos rangos
de temperatura, uno por encima del otro. Uno puede ser metal líquido y el otro
agua. El proceso real de estos dispositivos puede idealizarse por medio del ciclo de
Rankine para ambas sustancias.

8. ¿CUÁL ES EL MEJOR CICLO?
• Desde mi punto de vista considero que el mejor ciclo seria el ciclo combinado
siempre y cuando se este trabajando con dos sustancias que operen en distintas
temperaturas ya que este ciclo tiene una eficiencia térmica mas alta que
cualquiera de los ciclos ejecutados individualmente.
• Hablando de una sola sustancia no existe un mejor ciclo de otro si no que cada
ciclo tiene una función especifica y trabaja con distintos motores, uno es mejor
para motores de combustión interna mientras que otro puede ser mejor para un
motor de cuatro tiempos. Depende con que estemos trabajando se elegirá el
mejor ciclo.

9. Responde las siguientes preguntas.
•¿Qué es un ciclo de refrigeración? Es un proceso que mantiene el espacio
refrigerado a una temperatura baja eliminando el calor del mismo.
• ¿Qué propiedades debe tener un refrigerante?
La economía
Efectos nocivos mínimos al medio ambiente
Inflamabilidad
Calor latente de condensación (hfg) a la temperatura de refrigeración (es deseable
que sea alto)
Presión de saturación baja a la temperatura de operación (deseable que sea baja)

10. Responde las siguientes preguntas.
• Explica el ciclo de Carnot inverso.
• Proceso 1-2: El refrigerante absorbe calor isotermicamente de una fuente a baja
temperatura a TL en la cantidad QL.
• Proceso 2-3: Se comprime isentropicamente hasta el estado 3 (la temperatura se
eleva hasta TH).
• Proceso 3-4: Rechazo de calor isotermicamente en un sumidero de alta
temperatura a TH en la cantidad QH.
• Proceso 4-1: Se expande isentropicamente hasta el estado 1 (la temperatura
desciende hasta TL).

11. Responde las siguientes preguntas.
• Explica el ciclo de refrigeración de Brayton.
• Proceso 1-2: Compresión isentrópica en un compresor.
• Proceso 2-3: Rechazo de calor a presión constante en el condensador.
• Proceso 3-4: Estrangulamiento en un dispositivo de expansión.
• Proceso 4-1: Absorción de calor a presión constante en el evaporador.
• ¿Qué es una bomba de calor? Es un dispositivo que transfiere calor desde un
medio de baja temperatura a otro de alta temperatura.