Turbina a gas

V.- COMPRESORES CENTRÍFUGOS (TG)

V.1.- ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS DE LA TURBINA DE GAS Una instalación de turbina de gas consta, en general, de compresor, turbina propiamente dicha, cámara de combustión, intercambiadores de calor, toberas, etc. La construcción de las turbinas de gas presenta algunas analogías con la de las turbinas de vapor, pero se diferencian en: a) Las presiones de los fluidosutilizados que son mucho más bajas b) Las temperaturas de funcionamiento que son sensiblemente más elevadas El apartado a favorece su construcción, ya que las paredes son más delgadas y las piezas menos pesadas, disminuyendo el precio para materiales idénticos. En cuanto a su funcionamiento, el aire que se toma de la atmósfera se comprime antes de pasar a la cámara de combustión, donde se mezclacon el combustible y se produce la ignición. Los gases calientes producto de la combustión se expansionan en la turbina, que acciona el eje del compresor y, frecuentemente, un alternador. En la Fig V.1 se indica el funcionamiento y la circulación de los gases a través de una típica turbina de gas axial monoeje. CLASIFICACIÓN a- Atendiendo al flujo de gases en relación con el eje central: * Turbinaaxial: el aire fluye coaxialmente al eje de la máquina * Turbina radial: el aire fluye radialmente respecto al eje de la máquina b- Según la forma de montaje de la cámara de combustión y de la turbina de potencia: * Monoeje: cuando están montados sobre el mismo eje. * De dos ejes: cuando están montados sobre ejes distintos. Las máquinas axiales, ya sean compresores o turbinas, tienen mejoresrendimientos que las
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radiales. Las axiales tienen una estructura más compleja y costosa que las radiales, predominando estas últimas entre las turbinas de gas de baja potencia. Las máquinas de gas axiales tienen una pequeña sección frontal, característica que interesa en el campo de la aviación para reducir la resistencia aerodinámica. La simplicidad constructiva, menor coste, mayorrobustez y la facilidad de mantenimiento de las máquinas radiales frente a las axiales las hacen más competitivas en la gama de bajas potencias. En la turbina monoeje, el compresor y la turbina funcionan a la misma velocidad de giro. Cuando se precise una disminución en la velocidad de giro del eje de salida, el caudal de aire disminuirá, así como la presión de salida del compresor y, en consecuencia,la potencia y el par motor. Cuando se trate de accionar un alternador, para lo que se requiere una velocidad de giro en el eje constante, se mantendrá constante el caudal de aire y se podría regular la potencia desarrollada modificando únicamente la inyección de combustible en la cámara de combustión sin que varíe la velocidad de giro del rotor. La variación de la cantidad de combustibleinyectado con caudal de aire sensiblemente constante modifica la temperatura de entrada a la turbina y, consecuentemente, el rendimiento de la máquina. En la turbina de dos ejes, la velocidad de giro del compresor es independiente de la de la turbina de potencia. Cuando se necesite una velocidad de giro del eje de salida menor, el compresor puede seguir girando a alta velocidad, poniendo a disposición dela turbina de potencia un caudal de gases, incluso, a mayor presión. Este tipo de máquinas es especialmente apto para aquellos casos en que se requiera un aumento del par motor a un reducido número de revoluciones. V.2.- TURBOCOMPRESORES CENTRÍFUGOS Son los más sencillos en cuanto a su diseño y forma de trabajo, y fueron los primeros que se utilizaron en los motores de reacción. En ellos laentrada de aire es prácticamente axial, saliendo despedido del rotor por la fuerza centrifuga hacia la periferia radialmente. Los dos procesos que tienen lugar en el interior de un turbocompresor centrífugo, son: a) Un aumento de la energía cinética del aire (presión dinámica), y también algo de la estática, merced al elevado valor que alcanza c2 . Este proceso tiene lugar en el rodete, que tiene como...