EFICIENCIA DEL CICLO BRAYTON
Se encuentra que la eficiencia de las máquinas de Brayton en ciclo cerrado dependen únicamente de la relación de presiones isentrópicas. Si se aumenta la presión de entrada a la turbina, también se incrementa la temperatura en dicha entrada. La temperatura de entrada a la turbina, con frecuencia, está limitada por la propiedad de los álabes, lo que corresponde a un limite superior práctico en la eficiencia del ciclo. La máquina de Brayton con ciclo cerrado (adición externa de calor ha recibido una atención considerable para emplearla en sistemas nucleares y, mas recientemente, en sistemas de ener!"a solar a temperatura ele#adas.
Efectos de las eficiencias reales de la turbina y el compresor $aturalmente las turbinas y los compresores reales no son isentrópicos. %ara los ciclos de aire estándar, la eficiencia de cada componente se incluye fácilmente en los análisis. &l compresor y la turbina reales tienen misma presión de salida que los aparatos isentrópicos correspondientes (las eficiencias de la turbina y el compresor de Brayton !eneralmente se dan con respecto a los aparatos isentrópicos y no a los isotérmicos.
EFICIENCIA DEL CICLO RANINE
&l ciclo de Ran!ine es un ciclo termodinámico que tiene como ob'eti#o la con#ersión de calor en traba'o, constituyendo lo que se denomina un ciclo de potencia . omo cualquier otro ciclo de potencia, su eficiencia está acotada por la eficiencia termodinámica de un ciclo de arnot que operase entre los mismos focos térmicos (l"mite máximo que impone el Se!undo %rincipio de la )ermodinámica. *ebe su nombre a su desarrollador, el in!eniero y f"sicoescocés +illiam ohn -acquorn an/ine.
"ROCE#O &l ciclo an/ine es un ciclo de potencia representati#o del proceso termodinámico que tiene lu!ar en una central térmicade #apor. 0tili1a un fluido de traba'o que alternati#amente e#apora y condensa, t"picamente a!ua (si bien existen otros tipos de sustancias que pueden ser utili1ados, como en los ciclos an/ine or!ánicos. -ediante la quema de un combustible, el #apor de a!ua es producido en una caldera a alta presión para lue!o ser lle#ado a una turbina donde se expande para !enerar traba'o mecánico en su e'e (este e'e, solidariamente unido al de un !enerador eléctrico, es el que !enerará la electricidad en la central térmica. &l #apor de ba'a presión que sale de la turbina se introduce en un condensador, equipo donde el #apor condensa y cambia al estado l"quido (habitualmente el calor es e#acuado mediante una corriente de refri!eración procedente del mar, de un r"o o de un la!o. %osteriormente, una bomba se encar!a de aumentar la presión del fluido en fase l"quida para #ol#er a introducirlo nue#amente en la caldera, cerrando de esta manera el ciclo.
2nalicemos más despacio las etapas del ciclo3
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&n la transformación 456 aumenta la presión del l"quido sin pérdidas de calor, por medio de un compresor, con aportación de un traba'o mecánico externo. •
&n la transformación 657 se aporta calor al fluido a presión constante en una caldera, con lo que se e#apora todo el l"quido ele#ándose la temperatura del #apor al máximo.
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La transformación 758 es una expansión adiabática, con lo que el #apor a alta presión reali1a un traba'o en la turbina. La transformación 854consiste en refri!erar el fluido #apori1ado a presión constante en el condensador hasta #ol#er a con#ertirlo en l"quido, y comen1ar de nue#o el ciclo.
%ara optimi1ar el apro#echamiento del combustible, se somete al fluido a ciertos procesos, para tratar de incrementar el área encerrada en el dia!rama p59.
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%recalentamiento del a!ua comprimida 85: apro#echando el calor de los !ases que salen por la chimenea de la caldera. on esto no se aumenta el área del dia!rama, pero se reduce el calor que hay que introducir al ciclo. ecalentamiento del #apor que ha pasado por la turbina :5; haciéndolo pasar por la caldera y después por otra turbina de ba'a presión.
