Tecnología en ciclos combinados




INDICE





















Objeto de investigación.
El presente trabajo tiene como propósito el exponer el desarrollo de los avances tecnológicos de las turbinas de gas a través de los años, su funcionamiento y conocimiento de sus partes constitutivas.

Desarrollo.
Las turbinas de gas son las más recientes; son maquinas rotativas que difieren de otras turbinas avapor, turbinas hidráulicas, en el sentido de que se realiza combustión dentro de la maquina, por lo tanto el fluido de trabajo son los gases de combustión. Estas turbinas han experimentado un progreso y un crecimiento desde su primer desarrollo exitoso en los años 30’s se puede mencionar que las turbinas construidas en 1940 y 1950 tenían eficiencias de ciclo sencillo alrededor de 17% debido a lasbajas eficiencias del compresor y de la turbina, así como las bajas temperaturas de entrada de la turbina dadas las limitaciones de la metalurgia de aquellos tiempos. Por lo tanto su uso fue limitado pese a su versatilidad y su capacidad de quemar gran variedad de combustibles.
La turbina a gas, ha alcanzado un notable nivel de desarrollo, pero básicamente está constituida por tres elementos:El compresor
Cámara de Combustión
Turbina
Es importante mencionar que la variación y las características de estos elementos dependen del ciclo empleado y del uso que se le quiera dar a la turbina a gas.


Los esfuerzos para mejorar la eficiencia del ciclo se concentraron en tres áreas:
1. Incrementar las temperaturas de entrada (o de quemado) de la turbina. Este ha sido el principal enfoquetomado para mejorar la eficiencia de la turbina de gas. Las temperaturas de entrada de éstas han aumentado en forma estable desde aproximadamente 540°C en 1940 hasta 1425°C actualmente. Estos incrementos fueron posibles gracias al desarrollo de nuevos materiales y por las innovadoras técnicas de enfriamiento para componentes críticos, como la de revestir las aspas de la turbina con capascerámicas y enfriarlas con aire de descarga del compresor. Mantener altas temperaturas de entrada en la turbina con la técnica de enfriamiento de aire requiere que la temperatura de combustión sea mayor para compensar el efecto de enfriar el aire de enfriamiento. Sin embargo, las mayores temperaturas de combustión aumentan la cantidad de óxidos de nitrógeno, los cuales son los responsables de la formaciónde ozono al nivel del suelo y del smog. Utilizar vapor como refrigerante permitió un aumento de las temperaturas de entrada de la turbina a 200°F sin un incremento en la temperatura de combustión. El vapor es también un medio de transferencia de calor mucho más eficiente que el aire.
2. Incremento de las eficiencias de los componentes de turbomaquinaria. El desempeño de las primeras turbinassufría de las ineficiencias de turbinas y compresores. Sin embargo, el advenimiento de las computadoras y de técnicas avanzadas de diseño asistido por computadora hizo posible diseñar estos componentes aerodinámicamente cuyas pérdidas son mínimas. Las eficiencias incrementadas de las turbinas y compresores resultaron en un aumento significativo en la eficiencia del ciclo.
3. Adición de modificacionesal ciclo básico. La eficiencia de ciclo sencillo de las primeras turbinas de gas fueron prácticamente duplicadas al incorporar interenfriamiento, regeneración (o recuperación) y recalentamiento. Desde luego estas mejoras se realizaron a expensas de mayores costos tanto inicial como de operación y no pueden justificarse a menos que la disminución en los costos de combustible contrarreste elincremento en otras áreas. Los costos relativamente bajos de los combustibles, el deseo de general de la industria para minimizar los costos de instalación y el tremendo aumento en la eficiencia del ciclo sencillo a cerca de 40 por ciento, dejó pocos deseos de optar por estas modificaciones.
La primera turbina de gas para una central generadora de energía eléctrica fue instalada en 1940 en Oklahoma...