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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS
ARMADAS “ESPE”

CICLO BRAYTON Y SUS APLICACIONES

Autor: Alejandro Cuzco
INTRODUCCIÓN
Convertir
energía calórica
en mecánica

Catalogado
como ciclo
abierto

4 procesos
internamente
reversibles

Proceso de
flujo
estacionario
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
1-2
compresión
isentrópica

Rechazo de
calor a
presión cte

Ciclo
Brayton

Expansión
isentrópica

2-3 adición
de calor a
presión cte
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
• 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
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
Sistema de Enfriamiento
Tipo de turbina

Precio de la
energía en el
mercado

Relación entre
flujo másico y
potencia generada

Condiciones
climáticas

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operación de la
turbina
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,
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
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Turbina a gas, ciclo brayton

  • 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
  • 6.
  • 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
  • 9.
  • 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,
  • 12.
  • 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