turbinas

1. INTRODUCCIÓN
La necesidad de obtener energía aprovechable del modo más eficiente ha sido, en gran medida una directriz para la humanidad desde el comienzo de la revolución industrial. Muchos procesos patentados en norte América y Europa con esta finalidad permitieron satisfacer esa necesidad. Así, fueron diseñadas y fabricadas máquinas basadas en diversos principios y métodos, entre ellaslas máquinas térmicas representaron unas de las tantas soluciones a este problema. Pero fue en el año de 1872 cuando George Brayton solicitó una patente para su motor listo, el cual utilizó un compresor y un ampliador separados del pistón. El funcionamiento consistía en comprimir el aire calentado por el fuego interno, para luego introducirlo en el cilindro del ampliador y así sucesivamente. Deaquí surgió el llamado ciclo de Brayton, cuyo término hoy se asocia generalmente, a la turbina de gas.
Es por lo anterior, que es importante para el ingeniero mecánico conocer profundamente los conceptos y principios que rigen el funcionamiento de las turbinas de gas. Por cuanto lo más seguro, que en su futuro trabajo se encontrará con el uso y mantenimiento de este tipo de equipos. De aquí,la necesidad de conocer a profundidad, desde el punto de vista teórico y práctico sobre estas máquinas de combustión.
1.1. Concepto de Turbina a 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 turbinasporque, aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso, sus características de diseño son diferentes y si se considera, que al tratarse de este tipo de fluidos, no ocurriría una transformación de fase, en cambio cuando se habla de vapores sí [3].
Las turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el ciclo Brayton y en algunos ciclos de refrigeración.
1.2 Principio deFuncionamiento Turbina a gas simple
Una turbina de gas simple está compuesta 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 travésde 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 para comprimir el aire. El otro 1/3 está disponible para generar electricidad, impulsar un dispositivo mecánico, etc. [1].
1.3 Ventajas de la turbina a gas
Muy buena relación potencia vs. Peso y tamaño.
Bajo costo de instalación.
Rápidapuesta en servicio.
Es una máquina rotante (no tiene movimientos complejos como son los movimientos roto alternativos de los motores de combustión interna).
Al ser una máquina rotante el equilibrado de la misma es prácticamente perfecto y simple, a diferencia de máquinas con movimiento alternativos.
Menos piezas en movimiento (comparado con los motores de combustión interna).
Menores pérdidaspor rozamiento al tener menores piezas en movimiento.
Sistema de lubricación más simple por lo expresado anteriormente.
Bajas presiones de trabajo (es la máquina térmica que funciona a más baja presiones)
El proceso de combustión es continuo y se realiza a presión constante en la cámara de combustión (diferente a los motores de combustión interna)
Pocos elementos componentes: compresor,cámara/s de combustión y turbina propiamente dicha.
No necesitan agua (diferente a las turbinas a vapor que requieren de un condensador).
Permiten emplear diferentes tipos de combustibles como kerosene, gasoil, gas natural, carbón pulverizado, siempre que los gases de combustión no corroan los álabes o se depositen en ellos.
El par motor es uniforme y continuo.
1.4 Desventajas de la turbina a gas...