Turbinas a gas

TRABAJO DE INVESTIGACION

TURBINA A GAS

Y

CICLO DE BRAYTON

Descripción. Pág. N°

1.0 INTRODUCCIÓN 3
1.1 CONCEPTOS BASICOS 4
2.0 LAS TURBOMAQUINAS 6
2.1 Introducción 6
2.2 Clasificación de acuerdo al flujo de Energía. 7
2.3 De acuerdo al tipo de fluido que manejan. 8
2.4 De acuerdo con el cambio de presión en el rotor. 8
2.5 Deacuerdo con el tipo de admisión. 8
2.6 Partes de una Turbomáquina. 8
2.7 Partes Rotativas. 9
Rotor 9
Eje o árbol 10
Partes estáticas 10
Entradas y Salidas 10
Álabes directores 11
Cojinetes, rodamientos o rolineras 11
Sellos 11
3.0 DEFINICION Y FUNCIONAMIENTO DE UNA TURBINA DE GAS 11
3.1 Criterios de Diseño. 11
3.2 El modelo termodinámico de lasturbinas de gas 13
3.3 Ciclo de Brayton 14
3.4 Objetivos del Ciclo de Brayton y sus Aplicaciones 16
3.5 Funcionamiento del ciclo Brayton : 18
3.6 Diagramas P-v Y T-s 19
3.7 Ciclo de Brayton con Regeneración 20
3.8 Ciclo de Brayton con Interenfriamiento, Recalentamiento y Regeneracion. 23
3.9 Eficiencia del Ciclo. 24
3.10 Conclusion del Ciclo de Brayton. 25
4.0 GLOSARIO 26
5.0 BIBLIOGRAFIA 276.0 ANEXO 28
6.1 Cuadro comparativo de tipos de Turbinas. 28
6.2 Álbum Fotográfico. 29

INTRODUCCIÓN

La turbina de gas, es una turbomáquina motora, cuyo fluido de trabajo es un gas. Como la compresibilidad de los gases no puede ser despreciada, las turbinas a gas son turbomáquinas térmicas. Comúnmente se habla de las turbinas a gas por separado de las turbinas ya que, aunque funcionancon sustancias en estado gaseoso, sus características de diseño son diferentes, y, cuando en estos términos se habla de gases, no se espera un posible cambio de fase, en cambio cuando se habla de vapores sí.
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 deagua. 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 esvapor de agua (típicamente). Aunque también hay instancias 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 formaindirecta en caldera).
• Las turbinas a gas: Son las 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).

2 CONCEPTOS BASICOS

Una turbina de gas simple estácompuesta de tres secciones principales: un compresor, un quemador y una turbina de potencia. Las turbinas de gas operan en base en el principio del ciclo Brayton, en donde aire comprimido es mezclado con combustible y quemado bajo condiciones de presión constante. El gas caliente producido por la combustión se le permite expandirse a través de la turbina y hacerla girar para llevar a cabotrabajo. En una turbina de gas con una eficiencia del 33%, aproximadamente 2/3 del trabajo producido se usa comprimiendo el aire. El otro 1/3 está disponible para generar electricidad, impulsar un dispositivo mecánico, etc.
Una variación del sistema de turbina simple (Brayton) es el de añadir un regenerador. El regenerador es un intercambiador de calor que aprovecha la energía de los gases calientes...