turbinas de gas industriales

1. CENTRAL TURBOGÁS
Este tipo de centrales emplea gas natural o diesel, y en los modelos avanzados
puede quemar además combustóleo o petróleo crudo mediante una máquina
acondicionada para ello; el cambio de combustibles puede realizarse en forma
automática en cualquier momento.
El nombre de turbina de gas que se da a este equipo, no se debe al tipo de
combustible que se emplea, sino más bien al fluido que se expande a través de sus
alabes, ya que, aun cuando regularmente se quema gas natural, es posible utilizar
una gran variedad de combustibles tanto líquidos como gaseosos.
El principio de operación de las turbinas de gas se basa en el ciclo Brayton, el
cual puede encontrarse en dos modalidades: abierto o de combustión interna y
cerrado o de combustión externa. En un ciclo abierto el aire se comprime en un
compresor.
Al final de este proceso, el aire entra en una cámara de combustión donde se
inyecta y quema combustible a presión esencialmente constante. Los productos de
la combustión se expanden luego a través de una turbina hasta alcanzar la presión
ambiente de los alrededores.
PRINCIPIO DE OPERACIÓN EN UNA TURBINA DE GAS

2. El principio de operación en una turbina de gas obedece al siguiente esquema:
el aire entra al compresor donde se incrementa su presión y temperatura,
posteriormente se mezcla con el combustible y ocurre la combustión.
Los gases calientes se expanden hasta presión atmosférica y producen trabajo
en la turbina.
El compresor opera con una parte de la energía que desarrolla la turbina
(aproximadamente un 65%), y la energía restante, es la energía mecánica
disponible en el eje de la turbina.
Un generador eléctrico se conecta al eje de la turbina y produce electricidad. El
calor de los gases de combustión se recupera mediante calderas recuperadoras de
calor, HRSG.
La combustión se lleva a cabo con un alto exceso de aire, por lo que los gases
de escape a la salida de la cámara de combustión, con una alta temperatura, poseen
altas concentraciones de oxígeno (hasta un 16%). La alta temperatura del ciclo se
registra en este punto (la salida de la cámara de combustión), a mayor temperatura
mayor la eficiencia del ciclo y con la tecnología disponible hasta el momento se
pueden lograr temperaturas de hasta 1300 ºC. Posteriormente, después de
expandirse, los gases de escape abandonan la turbina a una temperatura entre 450
y 600 ºC.
Se debe poner especial atención al hecho de que los álabes de la turbina, en el
ciclo abierto, se exponen directamente a los gases de escape por lo que los
productos de combustión no deben contener constituyentes que causen corrosión.

3. A medida que la tecnología avance permitirá una mayor temperatura a la entrada
de la turbina, con una relación de presión también mayor. Mayor temperatura y
relación de presión resultará en una mayor eficiencia y potencia.
Así la tendencia general en las turbinas de gas es avanzar en una combinación
de alta temperatura y presión. Aunque estos avances aumentan los costes de
fabricación de la máquina, el alto valor, en términos de una mayor potencia y alta
eficiencia, proporcionará beneficios económicos netos.
Las características de operación de las turbinas de gas dependen de las
condiciones del aire ambiental, la calidad del combustible, el suministro de agua de
enfriamiento, la inyección de agua y la altitud principalmente.
El consumo de combustible puede disminuir precalentando el aire comprimido
con el calor de los gases de escape de la turbina usando un recuperador o un
regenerador, el trabajo de compresión puede reducirse y la potencia aumentar con
el uso de interenfriamiento y preenfriamiento, y los gases de escape utilizarse en un
HRSG para producir vapor y generar trabajo en un ciclo combinado
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 el compresor 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.
Fuente de investigación # 2