turbina a gas, ciclo brayton

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

2-3-a-b-2 calor

absorbido

1-4-a-b-1 calor

cedido

1-2-a-b-1 trabajo que entra

3-4-1-b-3 trabajo producido

Ciclo Brayton

1-2 compresión isentrópica

2-3 adición de calor a

presión cte

Expansión isentrópica

Rechazo 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

Condiciones climáticas

Horas de operación de la

turbina

Relación entre flujo másico y

potencia generada

Precio de la energía en el

mercado

Lugares con aire cálido y seco

Pasa el aire a través de un filtro por el cual se

escurre agua

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,

Enfriador Evaporativo

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