Ciclo Brayton (Turbinas de gas). El ciclo de Brayton es un proceso cíclico generalmente asociado con la turbina de gas. Como otros ciclos de potencia de combustión interna es un sistema abierto, aunque para el análisis termodinámico es una suposición conveniente asum asumir ir que que los los gase gases s de esca escape pe son son reut reutil ili iad ados os en la aspi aspira raci ción ón,, lo que que posibi posibili lita ta el anális análisis is como como un sistem sistema a cerrad cerrado. o. !ue nombra nombrado do por por "eorg "eorge e Brayton, y es tambi#n conocido como ciclo de $oule. El modelo termodinámico de las turbinas de gas se %undamenta en el ciclo de Brayton, a pesar de que se generalia como ciclo termodinámico, en realidad el &uido de traba'o no cumple un ciclo completo en las turbinas de gas ya que éste nali nalia a en un estado estado di%ere di%erente nte al que tenía cuando cuando inició inició los proce procesos sos,, se podría decir que es un ciclo abierto. El ob'etivo de #sta máquina t#rmica es convertir energía calórica contenida en el combustible y utiliarlo como energía mecánica en el e'e de la misma. El ciclo básico de Brayton en condiciones ideales está compuesto por cuatro procesos •
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*+. Compresión isentrópica en un compresor. +-. +-. dici dición ón de calor calor al &uido &uido de traba' traba'o o a presi presión ón consta constante nte en un intercambiador de calor o una cámara de combustión. -+/. E0pansión isentrópica en una turbina. /+*. 1emoción de calor del &uido de traba'o a presión constante en un intercambiador de calor o en la atmós%era.
plicado a la turbina de gas2 aire en condiciones ambiente se introduce dentro del compresor donde su temperatura y presión se eleva. El aire a alta presión va a la cámara de combustión donde el combustible se quema a presión constante. 3uego los gases resultantes a alta temperatura entran a la turbina, donde se e0panden 4asta la presión atmos%#rica, de tal %orma que producen potencia. 3os gases de escape que salen de la turbina se e0pulsan 4acia %uera (no se recirculan), por ello el ciclo se clasica como un ciclo abierto.
Turbina de gas de ciclo abierto
Este ciclo de turbina de gas abierto puede modelarse como un ciclo cerrado, en este caso los procesos de compresión y e0pansión permanecen iguales, pero el proceso de combustión se sustituye por un proceso de adición de calor a presión constante de una %uente e0terna, y el proceso de escape se reemplaa por uno de rec4ao de calor a presión constante 4acia el aire ambiente.
Turbina de gas de ciclo cerrado (Ciclo Brayton)
El &uido de traba'o en ciclo cerrado entra al intercambiador de calor de temperatura elevada en el estado , donde se le agrega energía a un proceso de presión constante, 4asta que alcana la temperatura elevada del estado -. Entonces, el &uido entra a la turbina y tiene lugar una e0pansión isentrópica, produciendo cierto traba'o. El &uido sale de la turbina al estado / y pasa a ser en%riado, en un proceso a presión constante, en el intercambiador de calor de ba'a temperatura, de donde sale al estado *, listo para entrar al compresor, y el ciclo se repite. 3as aplicaciones de estas máquinas son tanto la producción de electricidad como para el accionamiento mecánico de equipos en la industria del petróleo y el gas. Entre las cuales podemos encontrar •
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5nyección de agua y bombeo de crudo, e0tracción de gas y separación de gas y petróleo. E0plotación de yacimientos y poos, inyección de gases. Compresión para almacenamiento, e0portación y re%rigeración de gas en plantas procesadoras. En las plata%ormas petroleras se usa para mover las bombas, compresores y generadores de energía2 como en las etapas de renación del petróleo, proceso del gas y elaboración de petroquímicos, donde se usa el gas asociado que se va recuperando en cada paso de los procesos para alimentar las cargas t#rmicas que los mismos procesos demandan.