Turbinas a gas

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD RAFAEL MARIA BARALT
FACULTAD DE INGENERIA
PROGRAMA INGENIERÍA DE GAS

CIUDAD OJEDA AGOSTO DE 2010

HISTORIA DE LA TURBINA DE GAS
El ejemplo más antiguo de la propulsión por gas puede ser encontrado en un egipcio llamado Hero en 150 A.C.
Hero inventó un juguete que rotaba en la parte superior de una olla hirviendo debido al efecto del aire ovapor caliente saliendo de un recipiente con salidas organizadas de manera radial en un sólo sentido (Ver Gráfico Siguiente).
En 1232, los chinos utilizaron cohetes para asustar a los soldados enemigos.
Alrededor de 1500 D.C., Leonardo Davinci dibujó un esquema de un dispositivo que rotaba debido al efecto de los gases calientes que subían por una chimenea. El dispositivo debería rotar la carneque estaba asando.
En 1629 otro italiano desarrolló un dispositivo que uso el vapor para rotar una turbina que movía maquinaria. Esta fue la primera aplicación práctica de la turbina de vapor.
En 1678 un jesuita llamado Ferdinand Verbiest construyó un modelo de un vehículo automotor que usaban vapor de agua para movilizarse.
La primera patente para una turbina fue otorgada en 1791 a un inglésllamado John Barber. Incorporaba mucho de los elementos de una turbina de gas moderna, pero usaban un compresor alternativo. Hay muchos otros ejemplos de turbina por varios inventores, pero no son consideradas verdaderas turbinas de gas porque utilizaban vapor en cierto punto del proceso.
En 1872, un hombre llamado Stolze diseñó la primera turbina de gas. Incorporaba una turbina de varias etapasy compresión en varias etapas con flujo axial probó sus modelos funcionales en los años 1900.
En 1914 Charles Curtis aplicó para la primera patente en los Estados Unidos para una turbina de gas. Esta fue otorgada pero generó mucha controversia.
La Compañía General Electric comenzó su división de turbinas de gas en 1903. Un Ingeniero llamado Stanford Moss dirigió la mayoría de los proyectos. Sudesarrollo más notable fue el turbo supercargador. Este utilizaba los gases de escape de un motor alternativo para mover una rueda de turbina que, a su vez, movía un compresor centrífugo utilizado para supercargar. Este elemento hizo posible construir las primeras turbinas de gas confiables.
En los años 30, tantos británicos como alemanes diseñaron turbinas de gas para la propulsión de aviones.Los alemanes alcanzaron a diseñar aviones de propulsión a chorro y lograron utilizarlos en la 2° guerra mundial.

CONCEPTOS BASICOS
Las turbinas son máquinas rotativas. En forma global se clasifican en tres grandes familias:
• Las turbinas hidráulicas: son las más antiguas. Usan agua como fluido de trabajo. Sus antepasados directos son los molinos de agua. Hoy existen varios modelos básicos:Pelton, Francis y Kaplan (o hélice de paso variable). A estos modelos básicos se debe agregar la Mitchell-Banki que es muy utilizada en instalaciones de microhidráulica. La típica turbina hidráulica se usa en centrales de generación eléctrica sea centrales de pasada o centrales de embalse.
• Las turbinas a vapor: en este caso el fluido de trabajo es vapor de agua (típicamente). Aunque también hayinstancias en que se han fabricado usando otro vapor de trabajo (Mercurio, Propano u otro). Las típicas turbinas de vapor se dividen en de acción y de reacción. La turbina a vapor típicamente se usan en centrales térmicas de generación eléctrica. Estos son sistemas de combustión externa (el calor se usa para calentar el fluido de trabajo en forma indirecta en caldera).
• Las turbinas a gas: Sonlas más recientes. Si bien hay intentos de fabricarlas a inicios de este siglo, el primer ensayo exitoso es solo de 1937. Difieren de las anteriores en el sentido de que se realiza combustión dentro de la máquina. Por lo tanto el fluido de trabajo son gases de combustión (de allí su nombre).
Si bien la turbina a gas es un motor de combustión interna y su ciclo tiene puntos en común con los ciclos...