Gestion De Inventario

Conclusión

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 forma independiente, en cogeneración junto con turbinas de vapor, o en diseños híbridos con otras tecnologías renovables.

Pueden clasificarse según el origen de su desarrollo, por el diseño de su cámara de combustión y por su número de ejes.

Rendimiento de Turbinas de Gas

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 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 combustión. Este ciclo normalmente es utilizado en turbinas que trabajan con bajas presiones. Ejemplos de turbinas que usan este ciclo son: la Solar Centaur de 3500 hp hasta la General Electric Frame 5 de 35000 hp.

Las turbinas de gas con altas presiones de trabajo pueden utilizar un interenfriador para enfriar el aire ente las etapas de compresión, permitiendo quemar más combustible y generar más potencia. El factor limitante para la cantidad de combustible utilizado es la temperatura de los gases calientes creados por la combustión, debido a que existen restricciones a las temperaturas que pueden soportar los alabes de la turbina y otras partes de la misma. Con los avances en la Ingeniería de los materiales, estos límites siempre van aumentando. Una turbina de este tipo es la General Electric LM1600 versión marina.

Las instalaciones de turbinas de gas pueden ser abiertas o cerradas. En las de tipo abierto, los productos de la combustión fluyen a través de la turbina junto con la corriente de aire. Para diluir los productos de la combustión hasta una temperatura que pueda resistir el rodete de la turbina (649 - 982)ºC, es necesario un elevado porcentaje de aire. Este diseño ofrece las ventajas de requerir un control simple y poseer un sistema hermético. Puede diseñarse para altas relaciones peso / potencia y para drenaje sin agua de enfriamiento.

En las instalaciones de tipo cerrado, los productos de la combustión no pasan a través de las turbinas, sino por un intercambiador de calor. Los gases que atraviesan la turbina trabajan en circuito cerrado y sucesivamente se comprimen, calientan, expansionan, y enfrían. Las instalaciones cerradas permiten quemar cualquier tipo de combustible en el combustor. Sin embargo, se necesita un intercambiador de calor. Este tipo de instalaciones esta limitado a las turbinas estacionarias.

Turbina de vapor

Una turbina de vapor es una turbomáquina motora, que transforma la energía de un flujo de vapor en energía mecánica a través de un intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido de trabajo (entiéndase el vapor) y el rodete, órgano principal de la turbina, que cuenta con palas o álabes los cuales tienen una forma particular para poder realizar el intercambio energético. Las turbinas de vapor están presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase, entre éstos el más importante es el Ciclo Rankine, el cual genera el vapor en una caldera, de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presión. En la turbina se transforma la energía interna del vapor en energía mecánica que, típicamente, es aprovechada por un generador para producir electricidad. En una turbina se pueden distinguir dos partes, el rotor y el estator. El rotor está formado por ruedas de álabes unidas al eje y que constituyen la parte móvil de la turbina. El estátor también está formado por álabes, no unidos al eje sino a la carcasa de la turbina.

El término turbina de vapor es muy utilizado para referirse a una máquina motora la cual cuenta con un conjunto de turbinas para transformar la energía del vapor, también al conjunto del rodete y los álabes directores.

Clasificación

Existen las turbinas de vapor en una gran variedad de tamaños, desde unidades de 1 HP (0.75 kW) usadas para accionar bombas, compresores y otro equipo accionado por flecha, hasta turbinas de 2, 000,000 HP (1, 500,000 kW) utilizadas para generar electricidad. Hay diversas clasificaciones para las turbinas de vapor modernas, y por ser turbo máquinas son susceptibles a los mismos criterios de clasificación de éstas. Por otro lado, es común clasificarlas de acuerdo a su grado de reacción:

Turbinas de acción: El cambio o salto entálpico o expansión es realizada en los álabes directores o las toberas de inyección si se trata de la primera etapa de un conjunto de turbinas, estos elementos están sujetos al estator. En el paso del vapor por el rotor la presión se mantendrá constante y habrá una reducción de la velocidad.

Turbinas de reacción: La expansión, es decir, el salto entálpico del vapor puede realizarse tanto en el rotor como en el estátor, cuando este salto ocurre únicamente en el rotor la turbina se conoce como de reacción pura.

Conclusión

La turbina de vapor es una máquina de fluido en la que la energía de éste pasa al eje de la

Máquina saliendo el fluido de ésta con menor cantidad de energía. La energía mecánica

Del eje procede en la parte de la energía mecánica que tenía la corriente y por otra de la

energía térmica disponible transformada en parte en mecánica por expansión. Esta

Expansión es posible por la variación del volumen específico del fluido que evoluciona en la maquina.

El trabajo disponible en la turbina es igual a la diferencia de entalpia entre el vapor de

Entrada a la turbina y el de salida.

El hecho de la utilización del vapor como fluido de trabajo se debe a la elevada energía

Disponible por unidad de kg de fluido de trabajo. Este ratio en el caso del agua es tres

Veces mayor que en el caso del aire de forma para dos turbinas, una de vapor y otra de gas

Con la misma potencia de salida se tiene que el gasto másico de la turbina de vapor es tres

Veces menor que el de la turbina de gas.

Dada la gran diferencia que se debe obtener entre la presión de entrada y de salida de la

Turbina es necesario producir esta expansión en distintas etapas, escalonamientos, con el

Fin de obtener un mejor rendimiento de la operación.

Si sólo se realizase la expansión en una etapa las grandes deflexiones a que tendría que

Estar sometido el fluido provocaría pérdidas inaceptables.

Las pérdidas en una turbina de n escalones no son iguales a la suma de las pérdidas de n

Turbinas sino que son menores, ya que los escalones de la turbina son capaces de

Recuperar parte de la energía degradada en el anterior escalón para generar energía

Mecánica.

Sin embargo a medida que aumenta el número de escalonamientos la máquina se

Encarece, por lo que hay que buscar un buen compromiso entre rendimiento y coste de turbinas de vapor.

Los elementos principales de una turbina de vapor son:

 Rotor

Es el elemento móvil del sistema. La energía desprendida por el vapor en la

Turbina se convierte en energía mecánica en este elemento.

Dado que la turbina está dividida en un cierto número de escalonamientos, el rotor está

Compuesto por una serie de coronas de alabes, uno por cada escalonamiento de la

Turbina. Los alabes se encuentran unidos solidariamente al eje de la turbina moviéndose

Con él.

Estator

El estator está constituido por la propia carcasa de la turbina. Al igual que el

Rotor, el estator está formado por una serie de coronas de alabes, correspondiendo cada

Una a una etapa o escalonamiento de la turbina.

Toberas. El vapor es alimentado a la turbina a través de estos elementos. Su labor es

Conseguir una correcta distribución del vapor entrante/saliente al/desde el interior de la turbina.

Tipos de turbinas de vapor

Por la dirección del flujo de vapor en el interior de la turbina

Una primera clasificación de las turbinas de vapor puede desarrollarse haciendo

Referencia a movimiento de la corriente de vapor dentro de cuerpo de la turbina. Según

Este criterio existen dos tipos de turbinas:

 Radiales.

La circulación de vapor se establece en un plano perpendicular al eje de la

Turbina.

 Axiales.

La circulación de vapor transcurre paralelamente al eje de la turbina. 2. Por su mecanismo de funcionamiento

Turbina axial

Desde el punto de vista de su funcionamiento las turbinas axiales se pueden dividir entre tres clases según el grado de reacción que presentan es decir a la disminución de entalpía en el rotor dividida por la disminución de entalpía.

Total (entalpía más energía cinética

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