Lo primero de todo, bienvenidos a todos los nuevos, ya somos más de 570 en este camino y estoy realmente agradecido a todos vosotros por este voto de confianza en mí. Hoy vamos a seguir explicando cómo funcionan las turbinas, así que os recomiendo a los nuevos que os leáis el post anterior:
Por resumir un poco, en el post anterior hablamos sobre el triángulo de velocidades de un escalonamiento, básicamente esto nos permite conocer las distintas velocidades a la entrada y salida de los escalonamientos y, por tanto, de las etapas de compresión y expansión.
Las velocidades nos sirven para calcular el trabajo que realiza nuestra turbina, para realizar este cálculo usaremos el Ciclo de Brayton, el cual trataremos de manera ideal durante el post de hoy para darle las últimas pinceladas la semana que viene.
El Ciclo de Brayton se utiliza para calcular la energía, obtenida o consumida, en una turbina de gas. No deja de ser otro ciclo más como el famoso Ciclo de Otto, utilizado en motores de gasolina o el ciclo diésel. A diferencia de estos dos últimos ciclos, donde sus ejes son presión y volumen, en el Ciclo de Brayton el eje horizontal se trata de la temperatura y el eje vertical la entropía, y esto veremos que tiene mucho sentido.
Todo tenemos claro lo que es la temperatura, pero ¿alguien sabe qué es la entropía? Desde el instituto nos han vendido la fantástica idea de que la entropía es el desorden del universo y que la entropía siempre es mayor que cero, y esto es cierto, pero al universo no le importa una simple turbina de gas. En el mundo de la ingeniería, la entropía es la variación del calor respecto a la temperatura. Para que quede del todo claro, el calor es una medida de energía en fluidos calientes, el calor es para un fluido lo que el trabajo para el movimiento. Eso es la entropía, sin más vueltas.
Y, ¿por qué se representa el Ciclo Brayton con los ejes entropía-temperatura? Muy sencillo, si lees de nuevo el párrafo anterior, habíamos dicho que la entropía es la variación del calor respecto a la temperatura, para los más valientes: la entropía es la derivada del calor respecto a la temperatura, y si despejamos de la siguiente manera:
Las integrales y derivadas asustan, pero realmente no tienen ningún misterio, básicamente la última fórmula nos indica que el calor (y, por tanto, la energía) extraído o consumido del proceso es el área del ciclo.
Otra cosa a destacar es que el Ciclo de Brayton trabaja en dos líneas de presión constantes: P1-P4 que son las presiones de admisión y de escape, en ambos la presión atmosférica (para la turbina de gas); y P2-P3, que son las presiones a la que se encuentra la cámara de combustión.
Con todo esto creo que queda bastante resumido el Ciclo de Brayton desde un punto de vista ideal. Es cierto que es un post cortito pero juntar este con el siguiente quedaría muy denso para cualquier lector.
Espero que os haya gustado el post de esta semana y como siempre os digo (y más después de este post un poquillo técnico), si tenéis alguna duda o pensáis que hay algo incorrecto podéis hablarme a través de Twitter o correo electrónico.