El documento describe las aplicaciones del ciclo Brayton, incluyendo la propulsión de aviones, generación de energía eléctrica, y propulsión naval. También discute el desarrollo de la turbina de gas para propulsión aérea por Frank Whittle y Hans von Ohain, y cómo dominó la propulsión de aeronaves después de la Segunda Guerra Mundial.

1. Aplicaciones Del Ciclo Brayton
 Las dos principales áreas de aplicación de la turbinas de gas son la
propulsión de aviones y la generación de energía eléctrica. Cuando se
emplean en propulsión de aviones, la turbina de gas produce la potencia
suficiente para accionar el compresor y a un pequeño generador que
alimenta el equipo auxiliar. Los gases de escape
de alta velocidad son los responsables de producir
el empuje necesario para accionar la aeronave.
Las turbinas de gas también se utilizan como
centrales estacionarias que producen energía
eléctrica. Ésta se genera mediante centrales eléctricas
de vapor. Las centrales eléctricas de turbina de gas son
empleadas por la industria de generación eléctrica en
emergencias y durante períodos picos gracias a su bajo
costo y rápido tiempo de respuesta. Las turbinas de gas
también se utilizan con las centrales eléctricas de vapor
en el lad o de alta temperatura, formando un ciclo dual.
En estas plantas, los gases de escape de las turbinas de
gas sirven como la fuente de calor para el vapor. El ciclo de turbina de
gas también puede ejecutarse como un ciclo cerrado para ser utilizado
en centrales nucleoeléctricas. Esta vez el fluido de trabajo no se limita al
aire., y puede emplearse un gas con características más convenientes
(como el helio).
 La mayor parte de las flotas navales del mundo occidental ya utilizan
motores de turbinas de gas para propulsión y para la regeneración de
energía eléctrica. Comparadas con la turbina de vapor y los sistemas de
propulsión disel, la turbina de gas ofrece mayor potencia para un
tamaño y peso determinados, alta confiabilidad, larga vida y operación
más conveniente. El tiempo de arranque de la máquina ha sido reducido
de las 4 horas requeridas de un sistema de propulsión típico a menos de
2 minutos para una turbina de gas. Muchos sistemas de propulsión
marina modernos, utilizan turbinas de gas junto a motores disel, debido
al alto consumo de combustible de los motores de turbina de gas de
ciclo simple. En sistemas combinados, el quipo disel se utiliza para dar
de manera eficiente baja potencia y operación de crucero, y la turbina
de gas se utiliza cuando se necesitan altas velocidades.
 También han sido aplicadas a vehículos pero en la actualidad solo existe
algún proyecto, como el Volvo ECC (híbrido eléctrico-turbina de gas). Los
problemas que dificultan su aplicación en automoción son que aceptan
mal los arranques y las paradas y les cuesta mucho cambiar de régimen
(son muy lentas acelerando). De hecho el funcionamiento habitual de las

2. turbinas de gas es siempre al mismo régimen y las variaciones de
demanda de potencia se hacen manteniendo el régimen y variando el
par (fuerza de giro) generado.
La aplicación de la turbina de gas basada en el ciclo Brayton a la propulsión
aérea se debe al ingeniero inglés Frank Whittle, quien en 1927 patentó la idea
y la propuso a la fuerza aérea inglesa. Una serie de expertos liderados por Alan
Arnold Griffith habían estudiado en los años anteriores las posibilidades
técnicas de la turbina de gas como medio de propulsión aérea, aunque su idea
se basaba en emplear el trabajo mecánico obtenido para accionar una hélice.
Whittle, por el contrario, proponía disponer de un ciclo Brayton tal que no se
produjera ningún trabajo mecánico neto, de manera que la turbina generara
tan solo la energía suficiente como para accionar el compresor. La propulsión
se produciría, según él, debido a la elevada velocidad de los gases a la salida
de la turbina, formándose un chorro propulsivo que generaría sobre el motor
una fuerza de empuje.
La idea de Whittle fue planteada casi al mismo
tiempo por el alemán Hans von Ohain. Durante la
Segunda Guerra Mundial se produciría una frenética
carrera entre ambos bandos por el desarrollo de los
primeros motores a reacción. Tras ésta, la turbina
de gas basada en el ciclo de Brayton pasaría a
dominar como sistema propulsivo de aeronaves, al
tiempo que continuaría siendo aplicada dentro de la
industria de generación. Igualmente, tiene aplicación como motor marino, en
sistemas de bombeo, grandes maquinarias, entre otras, constituyendo en la
actualidad una de las máquinas más sofisticadas que existen.
Al emplear como fluido termodinámico el aire, el ciclo Brayton puede operar a
temperaturas elevadas, por lo que es idóneo para aprovechar fuentes térmicas
de alta temperatura y obtener un alto rendimiento termodinámico.
Sobre el ciclo básico existen variantes que lo complican para mejorar alguna de
sus prestaciones, como la potencia o el rendimiento. Ejemplos de estas
variantes son el ciclo Brayton con regenerador, el ciclo Brayton de múltiples
etapas (de compresión u expansión), o la combinación de un ciclo Brayton con
un ciclo Rankine para dar lugar al denominado ciclo combinado.
CONCLUSIONES
 El ciclo Brayton es un ciclo de potencia de gas y es la base de las
turbinas de gas. Tiene como función transformar energía que se
encuentra en forma de calor a potencia para realizar un trabajo, tiene
varias aplicaciones, principalmente en propulsión de aviones, y la

3. generación de energía eléctrica, aunque se ha utilizado también en otras
aplicaciones.
Este puede ser operado de varias maneras, ya sea abierto o cerrado, existen
formas de optimizar su rendimiento, pero hay que tener mucho cuidado en
examinar si vale la pena hacer cambios. Una manera de mejorar un ciclo
cerrado es la regeneración empleando parte de la energía desechada para
calentar los gases que dejan el compresor y, por ende, reducir la transferencia
de calor requerida por el ciclo
Para el mejor estudio de los ciclos de potencia se utiliza una manera idealizada
de los mismos en la que se eliminan ciertos puntos para no complicar su
razonamiento, en estas formas de análisis todos los procesos, son reversibles.
 Este trabajo principalmente resalta los aspectos básicos de un modelo
térmico de ciclo Brayton con el fin de iniciar investigaciones operativas y
teóricas más avanzadas que permitan análisis térmicos y estudios en la
generación eléctrica con mayor alcance y base investigativa.
Es importante notar que con el desarrollo de este modelo ahora es posible
incorporar mejores aproximaciones a la turbina en cada etapa así como
también al compresor modelando sus pérdidas de presión y en el combustor
retornar parámetros de combustión incorporando determinación de NOx de
gases escape, debido a que se pueden encontrar modelos de aproximación a
estos factores mencionados y con las datos experimentales mejorar la
aproximación de nuestro propio modelo.
La relación de la investigación con la industria es un factor importante para
mejorar nuestra competitividad y aún más en la ingeniería, con este modelo de
turbina es posible introducir ventajas en el costo de mantenimiento y en el
aprovechamiento de combustible, además es posible acoplar a este modelo los
parámetros de operación mecánicos de la turbina dirigidos a realizar gestión
del mantenimiento predictivo, estos aspectos aún están en estudio pero es el
mayor interés de la empresa que suministra los datos.
Partiendo del valor de la relación de compresión rc=10, se concluye que el
valor de diseño permite obtener una relación costo vs eficiencia razonables
puesto que mayores relaciones de compresión, no se traducen en incrementos
significativos de la eficiencia y por otro lado presentan desafíos constructivos
mayores, en cuanto a mantenimiento, materiales y calidad de los equipos.
Mediante la comparación de los resultados calculados, y los valores promedio
de la tabla 4, se observa que el modelo teórico se ajusta de forma adecuada a
las mediciones por tanto sus resultados son confiables y permiten proceder a la
variación de algunos parámetros con el fin de realizar un análisis de

4. sensibilidad en un fututo estudio, mediante el cual se determinen las
condiciones óptimas de operación del ciclo.
BIBLIOGRAFÍA
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http://portalweb.ucatolica.edu.co/easyWeb2/files/21_9032_turbina-a-gas-.pdf