Turbinas

INSTUTITO TECNOLOGICO DE CAMPECHE

INGENIERIA MECANICA
Plantas termicas

TURBINAS DE GAS

Investigación

Darwin N. Moo Pech

Ing. Sanchez Parrao Roger Manuel

San francisco de Campeche a 28 de mayo de 2012.INTRODUCCION
Es importante para el ingeniero mecánico el conocer profundamente el funcionamiento y los conceptos que rigen los principios de las turbinas de gas. Esto es debido a que el ingeniero probablemente se encontrara en su trabajo con el uso o mantenimiento de este tipo de equipos. Por esto, es de vital importancia conocer los conceptos básicos de estas maquinas de combustión. Se hará un breverecuento de la historia, los conceptos básicos y los ciclos de funcionamiento más importantes.

Turbina de gas
Una 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 funcionan consustancias 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.


Esquema de un ciclo Brayton. Montaje de una turbina de gas C representa al compresor,
B alquemador y T a la turbina.
Las turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el ciclo Brayton y en algunos ciclos de refrigeración. Es común en el lenguaje cotidiano referirse a los motores de los aviones como turbinas, pero esto es un error conceptual, ya que éstos son turborreactores los cuales son máquinas que, entre otras cosas, contienen una turbina de gas.
PARTES CONSTITUTIVAS DELAS TURBINAS DE GAS
Las turbinas de gas en su forma mas simple requieren de cuatro componentes básicos:
* Compresor
* Cámara de combustión
* Turbina
* Generador

COMPRESOR:
El aire captado de la atmosfera es comprimido en un compresor, el cual es movido por la turbina, para posteriormente ser utilizado para dos propósitos:
* Proporcionar el oxigeno necesario para la combustión
Comosuministro de aire de enfriamiento para ciertas partes de la turbina como las toberas, cámara de combustión y el elemento de transición.
CAMARA DE COMBUSTIÓN
El aire comprimido ingresa a la cámara de combustión en la que se quema el combustible, que eleva la temperatura y aumenta el volumen a presión constante. En estas condiciones el aire esta listo para ingresar a la turbina.
Los gasesproductos de la combustión ingresan a la tobera, donde se transforma la energía térmica en energía cinética, la cual es lanzada contra los álabes de la turbina produciendo trabajo mecánico. Las toberas son elementos fijos, que permiten además dirigir los gases de acuerdo a el ángulo de los álabes de la turbina.
Una turbina de gas simple está compuesta de tres secciones principales: un compresor, unquemador 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 expanderse a través de la turbina y hacerla girar para llevar a cabo trabajo.
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 de escape al precalentar el aire que entra a la cámara de...