Ciclo Brayton

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Ciclo Brayton 
 
O ciclo Brayton, também conhecido como ciclo de Joule, é um processo 
termodinâmico que descreve o funcionamento de motores a gás, como turbinas a gás 
e motores de aviação. Este ciclo foi proposto por George Brayton em 1872 e é 
amplamente utilizado em sistemas de propulsão aeronáutica e geração de energia 
elétrica devido à sua eficiência e capacidade de operar em altas temperaturas. 
O ciclo Brayton é composto por quatro processos principais: compressão adiabática, 
combustão isobárica, expansão adiabática e rejeição de calor isobárica. A seguir, uma 
descrição de cada etapa do ciclo: 
1. Compressão Adiabática: O ar ambiente é admitido no compressor onde é 
comprimido adiabaticamente. Durante essa etapa, a pressão e a temperatura 
do ar aumentam, enquanto o volume específico diminui. 
2. Combustão Isobárica: O ar comprimido entra na câmara de combustão onde é 
misturado com combustível e queimado a pressão constante. A combustão 
resulta em um aumento significativo da temperatura e da energia interna do gás, 
mantendo a pressão constante devido ao design da câmara. 
3. Expansão Adiabática: Os gases quentes resultantes da combustão entram na 
turbina, onde se expandem adiabaticamente. Durante essa expansão, os gases 
realizam trabalho sobre os álabes da turbina, resultando na geração de 
potência mecânica. A temperatura e a pressão dos gases diminuem nesta 
etapa. 
4. Rejeição de Calor Isobárica: Após a expansão, os gases exauridos são 
liberados para a atmosfera em um processo de rejeição de calor a pressão 
constante. Esta etapa completa o ciclo, permitindo que o processo recomece. 
A eficiência do ciclo Brayton depende da relação de compressão do compressor e da 
eficiência dos componentes individuais (compressor, câmara de combustão e 
turbina). A eficiência térmica pode ser aumentada com a utilização de regeneradores, 
que recuperam parte do calor dos gases de escape para pré-aquecer o ar comprimido 
antes da combustão. Além disso, ciclos Brayton com múltiplos estágios de 
compressão e expansão, juntamente com inter-resfriamento e reaquecimento, podem 
melhorar ainda mais a eficiência. 
O ciclo Brayton é amplamente utilizado em turbinas a gás, que são encontradas em 
aviões comerciais e militares, bem como em usinas de energia. Nas turbinas de 
aviação, a alta relação potência-peso e a capacidade de operar em altas altitudes 
tornam o ciclo Brayton ideal. Em usinas de energia, a combinação com ciclos Rankine 
(ciclo combinado) aumenta a eficiência geral da conversão de energia. 
Em resumo, o ciclo Brayton é fundamental para a operação eficiente de motores a gás 
e turbinas, sendo um componente chave na aviação moderna e na geração de energia 
elétrica.