El vapor es ideal para grandes potencias estacionarias (plantas termoeléctricas, nucleares, geotérmicas) porque el agua es barata, no tóxica y tiene un calor latente muy alto. Parte 3: Energía Mediante Aire (El Ciclo Brayton de Aire Estándar) ¿Cómo funciona? El aire se comprime, se calienta por combustión (o fuente externa) y se expande en una turbina. A diferencia del vapor, el aire no cambia de fase; permanece como gas ideal durante todo el ciclo. Solucionario de problemas típicos Problema 1: Relación de compresión óptima Datos: Relación de compresión r_p = 15. Relación de calores específicos ( \gamma = 1.4 ). Temperatura ambiente T₁ = 300 K, T₃ = 1300 K. Solución: La eficiencia ideal es ( \eta = 1 - \frac1r_p^(\gamma-1)/\gamma = 1 - \frac115^0.2857 \approx 0.54 ) (54%). Advertencia: En la realidad, la eficiencia es menor debido a irreversibilidades en compresor y turbina.
| Fluido | Tipo de ciclo | Aplicación principal | Rango de potencia | Eficiencia típica | | :--- | :--- | :--- | :--- | :--- | | | Rankine | Plantas de carbón, nuclear, solar térmica | 50 - 1500 MW | 33-45% | | Aire | Brayton abierto | Aviación, turbinas de gas industriales | 1 - 400 MW | 35-42% | | Gas real | Brayton + combustión | Cogeneración, biogás, refinerías | 0.5 - 300 MW | 30-50% (con CHP) | | Vapor + Aire + Gas | Ciclo Combinado | Centrales de ciclo combinado de última generación | 200 - 1500 MW | 55-62% | energia mediante vapor aire o gas solucionario work
En un ciclo real, el filtro de aire, el intercambiador y la cámara de combustión causan caídas de presión. La solución: aumentar ligeramente la relación de compresión o usar un recuperador (intercambiador de calor que precalienta el aire comprimido con los gases de escape). Esto puede elevar la eficiencia térmica de un 35% a un 48%. El vapor es ideal para grandes potencias estacionarias
