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8/13/2019 Diapositivas Ciclo Ericsson
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TERMODINAMICA
CICLO ERICSSON
Autor: Oscar Ninaya Sarmiento
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HISTORIA
Ericsson patent suprimer motor, basado enel ciclo Brayton de
combustin externa, elao 1833 en Inglaterra.Dieciocho aos antes queJoule y 43 aos despues
que Brayton. Los motoresde Brayton eran depistones, casi todos decombustin interna y sin
recuperador.
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CICLO ERICSSON
John Ericsson, que proyect y construy variosmotores de aire caliente basados en diferentesciclos termodinmicos
Su primer ciclo era muy parecido alactualmente llamado ciclo Brayton (que es elque siguen las turbinas de gas), pero con
combustin externa.La segunda versin es la conocida actualmente
con el mismo nombre CicloEricsson
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El ciclo Ericsson es imprctico, sirve para
mostrar como podra actuar un generador
para aumentar la eficiencia trmica, este
ciclo con compresin y expansin
isotrmica, proporciona un trabajo limpio
por revolucin. El uso de un
intercambiador-regenerador aumenta elrendimiento al reducir las necesidades de
aportacin de calor.
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Los procesos de
expansin y
compresin
isotrmicos se
llevan a cabo en
la turbina y el
compresor.
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CICLO ERICSSON IDEAL
Se supone que el que sigue el ciclo es un gas.
Consta de 4 fases:
Compresin isotrmicaCalor aadida a presin constante
(calentamiento isobrico)
Expansin isotrmicaEnfriamiento a presin constante
(enfriamiento isobrico)
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El ciclo Ericsson antes ydespus de las etapas decompresin y expansin
isotermas tienen lugarprocesos de aportacin ycesin de calor isbaros enlugar de iscoros. Las cuatro
transformaciones quecomponen el ciclo existeintercambio de calor, eigualmente, tanto el niveltrmico como la cantidad de
calor intercambiado, esta veza presin constante, sonidnticos en estas etapas deaportacin de calor y de
cesin de calor.
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Tambin en este caso la recuperacin del
calor cedido, la aportacin de calor a
presin constante no incumple ni el primerni el segundo principios de la
Termodinmica.
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PROCESO DEL CICLO DE ERICSSON
En la primera etapa el aire se comprime
isotrmicamente. Se requiere entonces de un
enfriamiento simultneo y el aire fluye a un tanque
de almacenamiento a presin constante. El trabajo
requerido es : W1 = RT1 ln (P1/P2).La segunda etapa es un calentamiento reversible a
presin constante y su consecuente expansin. El
aire caliente fluye del tanque a presin elevada
constante hacia el cilindro de potencia. En estecaso el calor requerido es: Q2A= Cp (T3T2).
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En la tercera etapa el aire se expande en le
cilindro isotrmicamente, recibido calor
externo. El trabajo de salida igual a:
W2= - RT3ln (P3/P4).
La ultima etapa es un enfriamiento
reversible a presin baja constante, y elcalor liberado es
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COMPARACION CON LOS CICLOS DE
CARNOT Y STIRLING
ASL/RAD/2001
son usados en
motores de
combustin
externaEricsson se parece
mucho al motor
Strling de doble
accin
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EFICIENCIA DEL CICLO ERICSSON
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Los motores Ericsson se basan en
el ciclo Ericsson. Son de
combustin externa por lo que el
gas motor se calienta desde el
exterior. Para mejorar elrendimiento (trmico y total) el
motor Ericsson dispone de un
regenerador o recuperador de calor.
Puede funcionar en ciclo abierto o
cerrado. La expansin y lacompresin se producen
simultneamente, en las caras
opuestas del pistn.
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En la posicin actual (el pistn
en la posicin ms baja) el aire
de la cmara inferior se
calienta mediante calor
aportado exteriormente (color
rojo oscuro o rojo marrn).
El aire de la cmara superior
ha sido aspirado al bajar el
pistn y est a presin
atmosfrica (color azul).
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El pistn comienza a subir por la
presin del aire calentado. Se
producen simultneamente la
expansin del aire caliente y la
compresin del aire de la cmara
superior (aspirado en la fase previa).
El aire pasa a la izquierda obligado
por la vlvula antirretorno de la
admisin. Una vlvula antirretorno le
permite el paso al depsitoacumulador de aire fro
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En el punto muerto superior
pasa al depsito fro la mxima
cantidad de aire aspirado
posible. La vlvula de paso(dibujada abajo y a la izquierda)
se abre y permite el paso del
aire fro a travs del
recuperador hasta la cmara
inferior que lo recibe.
Un volante de inercia hace que
el pistn doble-funcin empiece
a bajar, empujando el aire
precalentado a travs delrecuperador y aspire aire
atmosfrico a la cmara
superior.
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En el cuartoinferior, el aireprecalentado se
acaba de calentarmientras secomprime. En lafase final el pistn
llega a la posicininferior y elproceso se repite.
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En ingeniera y termodinmica; el motor de
calor realiza la conversin de calor deenerga a trabajo mecnico explotando
temperatura gradiente entre una fuente
caliente y un frio fregadero. El calor es
transferido de la fuente, con cuerpo de
trabajo del motor, al fregadero, y en este
proceso algo del calor se convierte en
trabajo explotando las caractersticas deuna sustancia de trabajo (generalmente un
gas o liquido).
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REGENERADOR
Intercambiador de calor de flujo mezclado y en
contracorriente y lo llam "regenerador
ROBERT STIRLING : invento un dispositivo similar,
antes de que Ericsson, y lo llam "economizador"
Cuando el calor de los gases de escape sirve para calentar
el aire de combustin la denominacin de recuperador es
ms correcta, desde el punto de vista que los flujos estn
separados.
Los Ciclos Stirling y Ericsson difieren del ciclo de Carnot
en que los procesos isentrpicos son reemplazados por
procesos de regeneracinProceso durante el cual se transfiere calor a un dispositivo,
y se transfiere de nuevo al fluido de trabajo en otra parte del
ciclo.
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Aplicaciones de recuperacin de la
energa de los gases de escape,
energa solar y otras.
Un aspecto importante es que el
volumen del recuperador no influyesobre el rendimiento del motor. La
necesidad de vlvulas y el mayor
coste pueden compensarse con un
rendimiento y una potencia
especfica ms grandes.
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CONCLUSIONES
Se ha demostrado que el efecto combinado de interenfriamiento, recalentamiento y regeneracin es unaumento en la eficiencia trmica de un ciclo de
potencia de turbina de gas.
El ciclo de Ericsson es imprctico, sirve paramostrar como podra colocarse un regenerador paraaumentar la eficiencia trmica, utiliza aire calientecomo fluido de trabajo y qu est especficamente
pensado para aplicaciones solares. Otro ciclo de mas importancia que incorpora un
regenerador en su esquema es el ciclo Stirling
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