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CICLO DE RANKIE

es un ciclo que opera con vapor, y es el que se utiliza en las centrales termoeléctricas. Consiste en calentar agua en una caldera hasta evaporarla y elevar la presión del vapor.

Los diagramas p-V en los que interviene un líquido que se vaporiza tienen una diferencia respecto a los de gas: aparece la llamada campana de cambio de fase.

Con la introducción y la pequeña explicación del diagrama p-V para el cambio de fase, el ciclo en detalle es el siguiente:

A la izquierda de la campana tenemos estado líquido, que apenas varía su volumen cuando se calienta o se aumenta su presión. Por eso las líneas isotermas son casi verticales.

A la derecha de la campana tenemos vapor, que se comporta como un gas, por lo que las líneas isotermas son similares a las de los gases ideales.

En el interior de la campana, el líquido se está evaporando, y las líneas de temperatura constante son horizontales. Ésto es debido a que dada una presión, el calor que se le aporte al fluído no se emplea en elevar la temperatura, sino en la evaporación.

- En el proceso 1-2 se aumenta la presión del líquido sin pérdidas de calor mediante un compresor o bomba, al que se aporta un pequeño trabajo.

El proceso 2-3 es una transmisión de calor hacia el fluido de trabajo a presión constante en la caldera. Con este calor se evapora todo el líquido y se calienta el vapor hasta la temperatura máxima.

La expansión del proceso 3-4 se realiza de forma adiabática. El vapor realiza un trabajo en la turbina desde la presión de la caldera hasta un valor bajo de presión al cual se transfiere el vapor al condensador.

- El proceso 4-1 consiste en refrigerar el vapor de trabajo a presión constante en el condensador hasta el estado de líquido, para iniciar de nuevo el ciclo.

CICLO BRAYTON

el ciclo Brayton han presentado diferentes soluciones formales, que básicamente se pueden reducir a los motores Brayton de pistones, de funcionamiento parecido a los modernos motores Diesel y gasolina, y que hoy en día apenas existen salvo en museos, y los motores Brayton de flujo continuo, en los que, a diferencia de los motores de pistones, la admisión del fluido termodinámico es continua, y que son la base de la turbina de gas.

En este caso turbina la turbina va conectada por un único eje al compresor y al alternador, con la consecuencia de que parte de la energía producida por la turbina se emplea en mover al compresor, dedicándose el resto a producir energía eléctrica en el alternador.

la máquina se divide en un generador de gas (compuesto por compresor, cámara de combustión y turbina de alta presión) y una turbina de potencia. La turbina de alta está diseñada para producir la potencia justa y necesaria para mover el compresor, acoplándose la turbina de potencia al alternador.

las características del ciclo, el primer intento relevante por llevarlo a la práctica se produjo en 1872, cuando George Brayton patentó su Ready Motor.

La turbina de gas puede producir grandes cantidades de energía con poco peso y tamaño, además de que puede funcionar con una gran cantidad de combustibles como gas natural, diesel, naphta, metano, etc. La mayor parte del mundo de flotas navales del mundo occidental, ya utilizan motores de turbinas de gas para propulsión y generación de energía eléctrica.

Turbinas de gas, el aire realiza dos importantes funciones: suministra el oxidante necesario para la combustión del combustible y sirve como un refrigerante para mantener la temperatura de diversos componentes dentro de límites seguros.

La combustión en las entradas de las turbinas ocurre comúnmente en 4 veces la cantidad requerida de aire para la completa combustión, para evitar temperaturas excesivas. Por lo tanto el recalentamiento puede lograrse sencillamente rociando combustible adicional a gases de escape entre dos estados de expansión.