Diferencia entre el ciclo de Rankine y el ciclo de Brayton

10 de febrero de 2020 Escrito por Madu

Que diferencia principal entre el ciclo de Rankine y el ciclo de Brayton El ciclo Rankine es un ciclo de vapor, mientras que el ciclo Brayton es un ciclo entre las fases líquida y vapor.

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Tanto el ciclo de Rankine como el ciclo de Brayton son ciclos termodinámicos. Un ciclo termodinámico es una secuencia de varios procesos termodinámicos que involucran la transferencia de trabajo y calor dentro y fuera de un sistema que tiene condiciones variables de temperatura y presión.

CONTENIDO

1. Descripción general y diferencia clave
2. ¿Qué es el Ciclo Brayton?
3. ¿Qué es el Ciclo de Rankine?
4. Comparación lado a lado: ciclo de Rankine frente a ciclo de Brayton en forma tabular
5. Resumen

¿Qué es el ciclo de Rankine?

El ciclo de Rankine es un modelo que predice el rendimiento de una turbina de vapor. El modelo es un circuito de vapor. Es un modelo ideal para el ciclo termodinámico que se da en una máquina térmica con cambio de fase. Hay cuatro componentes principales en el ciclo de Rankine y podemos despreciar las pérdidas por fricción de cada uno de estos cuatro componentes.

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Figura 01: Ciclo de Rankine

La teoría detrás del ciclo de Rankine se utiliza en centrales térmicas para generar electricidad. La energía generada por este proceso depende de la diferencia de temperatura entre la fuente de calor y la fuente de frío. Si la diferencia es considerablemente alta, podemos obtener más potencia de la energía térmica. Comúnmente, la fuente de calor utilizada aquí puede ser la fisión nuclear o la quema de combustibles fósiles. Cuanto mayor sea la temperatura, mejor será la fuente. Mientras tanto, las fuentes frías incluyen torres de enfriamiento con un cuerpo de agua objetivo. Más fría la temperatura, mejor la fuente. Las cuatro fases del ciclo de Rankine son las siguientes:

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1. Proceso 1-2: bombeo del medio de trabajo. El fluido está en estado líquido en esta etapa. Por lo tanto, la bomba requiere poca energía de entrada. La presión de la bomba aumenta durante el proceso.
2. Proceso 2-3: El fluido a alta presión ingresa a una caldera. El líquido se calienta a presión constante. La fuente de calor se aplica aquí. Forma vapor saturado seco.
3. Proceso 3-4: El vapor saturado seco se expande a través de una turbina. Aquí se genera electricidad. Entonces la temperatura y la presión caen. Algunos vapores también pueden condensarse.
4. Proceso 4-1: El vapor húmedo ingresa a un condensador que forma un líquido saturado a presión constante.

¿Qué es el ciclo de Brayton?

El ciclo Brayton es un ciclo termodinámico que describe cómo funciona un motor térmico de presión constante. El circuito generalmente funciona como un sistema abierto. Pero por los requerimientos del análisis termodinámico, lo consideramos como operando en un sistema cerrado, asumiendo que los gases de escape son reutilizados durante el proceso. El procedimiento lleva el nombre del científico George Brayton. El modelo idealizado para el ciclo Brayton es el siguiente:

Figura 02: Ciclo Brayton

El ciclo contiene tres componentes. Son el compresor, la cámara de mezcla y el expansor. Los motores Brayton suelen ser del tipo de motor de turbina.

¿Cuál es la diferencia entre el ciclo de Rankine y el ciclo de Brayton?

El ciclo Rankine es un modelo que describe el rendimiento de una turbina de vapor, mientras que el ciclo Brayton es un ciclo termodinámico que describe el funcionamiento de una máquina térmica a presión constante. La principal diferencia entre el ciclo Rankine y el ciclo Brayton es que el ciclo Rankine es un ciclo de vapor, mientras que el ciclo Brayton es un ciclo entre las fases líquida y vapor. Además, otra diferencia entre el ciclo Rankine y el ciclo Brayton es que el ciclo Rankine contiene cuatro componentes, mientras que el ciclo Brayton contiene solo tres componentes.

La siguiente infografía tabula la diferencia entre el ciclo de Rankine y el ciclo de Brayton.

Resumen - Ciclo Rankine vs. Ciclo Brayton

Tanto el ciclo de Rankine como el ciclo de Brayton son tipos de ciclos termodinámicos. La principal diferencia entre el ciclo Rankine y el ciclo Brayton es que el ciclo Rankine es un ciclo de vapor, mientras que el ciclo Brayton es un ciclo entre las fases líquida y vapor.

Relación:

1. "Ciclo de Rankine". WikipediaFundación Wikimedia, 17 de enero de 2020, disponible aquí.

Imagen de cortesía:

1. Por un usuario de Wikipedia (usuario: andrew.ainsworth). [[:User:Andrew.Ainsworth:User:{{{3}}}|{{{3}}}]](CC BY-SA 3.0) a través de Commons Wikimedia
2. "Ciclo Brayton" (CC BY-SA 3.0) a través de Commons Wikimedia