Turbinas A Gas

EXPOSICION DE EQUIPOS DE PROCESOS II

1.- Turbinas a Gas.
Las turbinas de gas son equipos capaces de transformar la energía química contenida en un combustible en energía mecánica, ya sea para su aprovechamiento energético o como fuerza de impulso de aviones, automóviles o barcos. En este artículo prestaremos atención a su papel como productor comercial de electricidad., ya sea de formaindependiente, en cogeneración junto con turbinas de vapor, o en diseños híbridos con otras tecnologías renovables.
Una turbina de gas también podríamos decir que es un motor térmico rotativo de combustión interna, donde a partir de la energía aportada por un combustible se produce energía mecánica y se genera una importante cantidad de calor en forma de gases calientes y con un alto porcentaje deoxígeno.
La máquina sigue un ciclo abierto, puesto que se renueva continuamente el fluido que pasa a través de ella.
El aire es aspirado de la atmósfera y comprimido para después pasar a la cámara de combustión, donde se mezcla con el combustible y se produce la ignición. Los gases calientes, producto de la combustión, fluyen a través de la turbina. Allí se expansionan y mueven el eje, que acciona elcompresor de la turbina y el alternador.
Las pérdidas de energía se desprenden en forma de calor que hay que evacuar del sistema. Normalmente no son superiores al 3% de la energía aportada.

2.- Ciclo de las turbinas a gas
En los ciclos reales productores de trabajo con gas, el fluido consiste principalmente de aire, más los productos de la combustión como el dióxido de carbono y el vapor de agua.Como el gas es predominantemente aire, sobre todo en los ciclos de las turbinas de gas, es conveniente examinar los ciclos de trabajo con gas en relación a un ciclo con aire normal. Un ciclo con aire normal es un ciclo idealizado que se basa en las siguientes aproximaciones:
a) El fluido de trabajo se identifica exclusivamente como aire durante todo el ciclo y el aire se comporta como un gasideal.
b) Cualquier proceso de combustión que ocurriese en la práctica, se sustituye por un proceso de suministro de calor proveniente de una fuente externa.
c) Se usa un proceso de desecho o eliminación de calor hacia los alrededores para restaurar el aire a su estado inicial y completar el ciclo.
Otra condición adicional que se puede imponer en el estudio, es considerar los caloresespecíficos CP y CV constantes y medidos a la temperatura ambiente. Este punto de vista se usa con mucha frecuencia, pero sus resultados numéricos pueden ser considerablemente distintos de los que se obtendrían tomando en cuenta calores específicos variables. Esto se debe a la enorme variación de la temperatura en la mayoría de los ciclos de trabajo con gases, lo cual altera considerablemente los valoresde CP y CV durante el ciclo. En la práctica sería deseable emplear información adicional acerca de los gases reales que se producen en la combustión de los hidrocarburos mezclados con el aire.
Ciclo Regenerativo de las Turbinas a Gas.
El ciclo básico de la turbina de gas puede ser modificado de varias e importantes maneras para aumentar su eficiencia total. Una de estas formas es haciendoregeneración. El ciclo con regeneración se puede realizar cuando la temperatura de los gases a la salida de la turbina es mayor que la temperatura a la salida del compresor. En este caso, es posible reducir la cantidad de combustible que se inyecta al quemador si el aire que sale del compresor se precalienta con energía tomada de los gases de escape de la turbina. El intercambio de calor tiene lugar en unintercambiador de calor que generalmente recibe el nombre de regenerador. La Figura 3.6 muestra un diagrama de flujo de ciclo regenerativo de una turbina de gas.

3.- Turbinas a gas industriales.
La evolución de su diseño se ha orientado siempre a la producción de electricidad, buscándose grandes potencias y largos periodos de operación a máxima carga sin paradas ni arranques continuos. Su...