Modelado Energético y Exergético para el Estudio del Ciclo Brayton

Resumen

En este trabajo se presenta un modelo que  permite determinar los principales parámetros de funcionamiento del ciclo Brayton, así como realizar su análisis energético y exergético. El modelo utiliza un método de cálculo basado en ecuaciones termodinámicas específicamente de conservación de la masa, Primera y Segunda Ley de la Termodinámica, las cuales permiten determinar la cantidad, calidad y degradación de la energía durante los procesos. Se considera que el fluido de trabajo se comporta como un gas ideal y que su composición así como sus propiedades cambian a lo largo del ciclo debido al proceso de combustión. De los resultados obtenidos se puede concluir que, de los combustibles estudiados, el que más potencia produce consume menos combustible y permite obtener una mayor eficiencia exergética, es el metano, consiguiéndose con esto una reducción en las emisiones de  dióxido de carbono. Al comparar el comportamiento del ciclo Brayton de aire con el ciclo que emplea diversos combustibles, se puede observar que los parámetros de operación tienen un comportamiento similar, esto permite concluir que la suposición hecha en los estudios iniciales de la Termodinámica de que el ciclo Brayton opera solo con aire con calores específicos constantes y solo con procesos de transferencia de calor sin combustión, es válida. La ventaja de emplear esta suposición es que simplifica notablemente el análisis del ciclo en las etapas iniciales del estudio de la Termodinámica, lo que permite concentrarse en su funcionamiento básico con una considerable disminución en la complejidad de los cálculos.