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RepúblicaBolivariana deVenezuela
UniversidaddelZulia
FacultaddeIngeniería
Escuelade Mecánica
Prof. Juan José González López
Junio 21

JJGL
TURBINAS DE GAS TEMA 5
Sistemas Auxiliares de las TG
UniversidaddelZulia
Facultadde Ingeniería
INTRODUCCION A SISTEMAS AUXILIARES
Los sistemas auxiliares, son el conjunto de máquinas y sistemas
que permiten que la máquina arranque, opere y se detenga en
forma segura, eficiente y confiable asegurando al propietario la
prestación del servicio.

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TURBINA SIN MOSTRAR LOS SISTEMAS AUXILIARES
SISTEMAS
AUXILIARES

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SISTEMAS AUXILIARES

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Para mantener las TG operando adecuadamente con una eficiencia y fiabilidad según
el régimen de servicio, es vital tener un sistema de lubricación bien diseñado,
instalado, operado y mantenido. El sistema de lubricación de una turbomáquina es la
"sangre vital" de este complejo y finamente sintonizada pieza de maquinaria. El aceite
debe ser bombeado en circulación continua, acondicionado, drenado, y vuelto a ser
bombeado. En algunas unidades los requerimientos de lubricación son diferentes para
cada componente de la máquina obligando a tener varios sistemas de lubricación.
En este caso se analizará la situación más sencilla: se usa un solo sistema de
lubricación para el compresor, la turbina, caja de engranaje, generador eléctrico.
Sistema de Lubricación
SISTEMAS AUXILIARES

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El sistema de lubricación está compuesto por tres subsistemas:
• Sistema de suministro principal. Constan de: tanque de lubricante con un adecuado
sistema de ventilación y venteo, sistema de control de nivel con suministro exterior,
sistema de acondicionamiento térmico y bombas de suministro redundantes. Sistema
de enfriamiento (pueden ser intercambiadores directos aceite aire o indirectos aceite
agua) y filtrado (formado por filtros tipo cartuchos de 10 micrones) antes de que el
lubricante sea suministrado a los diferentes cojinetes de la turbina, compresor,
generador, caja de engranaje incluyendo al sistema de arranque.
• Sistema de suministro a presión de arranque y parada. Este sistema succiona aceite de
una derivación del suministro principal de aceite, a través de un sistema de bombas de
levantamiento que se encargan de suministrar aceite a presión a los cojinetes del
generado, compresor y turbina, cuando la maquina está en proceso de arranque,
parada y/o enfriamiento (giro lento para evitar pandeo de los ejes).
• Sistema de recolección de drenaje. Este sistema se encarga de recolectar el aceite que
sale de los cojinetes y llevarlo al tanque de suministro nuevamente.
Sistema de Lubricación
SISTEMAS AUXILIARES

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El sistema de Combustible está compuesto por tres subsistemas:
• Sistema de combustible líquido. Constan de: tanque de Combustible de diario (capacidad
reducida) doble sistema de suministro independiente de combustible principal y
combustible piloto, con sus respectivas bombas y válvulas de control automáticas.
Sistema de control de nivel con suministro exterior con filtro y válvulas de aislamiento.
Sistema de purga del sistema de combustible líquido.
• Sistema de combustible gaseoso. Este sistema suministras gas combustible de una fuente
a presión adecuada, haciéndolo pasar una válvula de aislamiento sistema de filtración y
válvula de parada de emergencia, para luego dividirse en el suministro de gas principal y
piloto con sus respectivas válvulas de control . Sistema de combustible de ignición.
Compuesto usualmente por aire suministrado a presión y un combustibles de fácil ignición,
usualmente gas natural controlados por respectivas válvulas de control para ser utilizado
en el proceso de arranque.
• Cuando el combustible suministrado no coincide con las especificaciones apropiada es
necesario hacerlo pasar por sistemas de depuración y separación de componentes
indeseables que puedan causar un mal funcionamiento de la máquina.
Sistema de Combustible
SISTEMAS AUXILIARES

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Sistemas de adecuación del gas combustible
Sistema de Combustible
SISTEMAS AUXILIARES

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En el funcionamiento normal de la máquina, se extrae aire del compresor para ser
utilizado en el enfriamiento de los discos, piezas de transición, toberas de primera etapa,
alabes de primera etapa de la turbina. Esto se realiza en diferentes zonas del compresor
para lograr extraer el aire a la presión apropiada al sitio de enfriamiento de la turbina.
Estas sangrías del compresor son controladas por un conjunto de válvulas que pueden
dirigir estas sangrías hacia el escape durante el proceso de arranque y parada de la
máquina.
Sistema de Venteo de aire y de Enfriamiento para la Turbina
Sistema contra incendio con CO2
SISTEMAS AUXILIARES
El sistema contra incendio con CO2 está compuesto por: conjunto de botellas de
CO2 Con una capacidad apropiada para desplazar el volumen de aire de los
espacios confinados de la máquina. Sistema de distribución con aspersores en
los diferentes ambientes de la maquina. Sistemas de dámperes con actuadores
automáticos ubicados en la entrada y salida del sistema de ventilación para aislar
los ambientes a ser protegidos y evitar que entre aire y escape el CO2. Sistemas
de sensores para detectar la posibilidad de un incendio con los respectivos
actuadores y alarmas sonoras.

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Sistema de lavado en línea del compresor
El sistema de lavado en línea del compresor consta de un suministro del líquido de
lavado con sus respectivos acondicionadores, bombas y aspersores para realizar
el lavado del compresor si parar la unidad.
Sistema de Enfriamiento del Generador eléctrico
El Generador eléctrico se encarga de transformar la energía mecánica que
recibe de la turbina en energía eléctrica y en dicho proceso se producen
perdidas de energía que se transforman en energía interna en los componentes
del generador elevando su temperatura, para proteger a dichos componentes
es necesario un sistema de enfriamiento que varia según la capacidad del
generador con fluidos que pueden ser aire o hidrogeno (directo o indirecto).
SISTEMAS AUXILIARES

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Sistema de Control de Emisiones de Contaminantes NOx
El Control de Emisiones de NOx se puede hacer mediante tres sistemas:
• Empleo de sistemas de combustión de bajo NOx (Sistema de
Combustión premezclado o Combustión catalítica)
• Inyección de agua o vapor en los combustores(Aumenta la potencia
pero disminuye la eficiencia térmica de la máquina)
• Sistema de Depuración de gases por el uso de convertidores catalíticos
(usualmente con amoniaco)
SISTEMAS AUXILIARES

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Sistema de Monitoreo Protección y Control de la Máquina
• Sistema de arranque y parada.
• Sistemas de monitoreo de Condición y el sistema de protección .
• Medición de Temperatura, Presión y Vibración.
• Sistema Auxiliar de monitoreo.
• Sistema de actuadores hidraulicos/neumático
SISTEMAS AUXILIARES

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SISTEMAS AUXILIARES

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1) Regulador de velocidad;
2) Variador de velocidad
3) Pistón del inyector
4) Bomba principal
5) Compuerta de descarga
6) Orificio calibrado
7) Pulsador
8) Válvula de arranque
9) Alimentación del circuito de
seguridad
10) Embrague de
embalamiento
11) Botón de enclavamiento
12)Desenclavamiento manual
13) Relé de seguridad;
14) Válvula de seguridad
magnética
15) Termoelemento
16) Regulador de temperatura
17) Salida engrase
alimentación;
18) Bomba de combustible
19) Termostato de seguridad
20) Interruptor de presión de
aceite del circuito de
seguridad
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La función principal del sistema de arranque es acelerar el eje de la turbina de gas
desde el reposo hasta un punto por encima de la velocidad de auto sostenimiento.
Para lograr esto, el arrancador debe desarrollar suficiente torque para superar el
par de arrastre del compresor, la turbina, cualquier carga conectada incluyendo
cargas de accesorios, la resistencia de los cojinetes y el arrastre de la carga
conectada a la turbina.
Las turbinas de dos ejes o eje partido (que consisten en el generador de gas y la
carga impulsada conectada a la turbina de potencia libre) poseen un par de
arranque más bajos. En este caso sólo se hace girar el generador de gas.
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En el arranque sistema de arranque esta compuesto por:
a) motor de arranque: La función de este es la de acelerar el eje de la turbina de gas desde
el reposo hasta un punto por encima de la velocidad de auto sostenimiento. Para lograr
esto, el arrancador debe desarrollar suficiente torque para superar el par de arrastre del
compresor, la turbina, cualquier carga conectada incluyendo cargas de accesorios, la
resistencia de los cojinetes y el arrastre de la carga conectada a la turbina. Las turbinas
de dos ejes o eje partido (que consisten en el generador de gas y la carga impulsada
conectada a la turbina de potencia libre) poseen un par de arranque más bajos. En este
caso sólo se hace girar el generador de gas. Los motores de arranque se dividen en dos
categorías: los que conducen el generador de gas directamente y los que conducen el
generador de gas a través de una caja de engranajes intermedia. Los motores de
arranque pueden ser motores diesel o de gas, turbinas de vapor o de gas, eléctricas,
hidráulicas o neumáticas (aire o gas).
b) Sistema de combustión analizado anteriormente
c) Sistema de enfriamiento
d) Sistema de protección
e) Sistema de lubricación
f) Sistema hidráulico
Sistema de ARRANQUE
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El ciclo de operación de una turbina de gas se pueden diferenciar las siguientes etapas:
1. Verificación de condiciones previas al arranque. Esta etapa consiste en la verificación del
cumplimento de todos los permisivos de los subsistemas de monitoreo, control,
lubricación enfriamiento, contra incendio, combustibles y seguridad.
2. Inicio del arranque: en esta etapa se energiza el motor de arranque iniciando el giro de la
turbina hasta una velocidad de equilibrio.
3. Purga de conductos de admisión escape: Con la turbina de gas girando se establece una
corriente de aire circulando por todos los pasajes, con la finalidad de sacar residuos de
combustible no quemado o gases de encendidos anteriores abriendo todas la válvulas de
alivio se posiciona los alabes guía a la entrada, al final de esta etapa se cierran las
válvulas y se modifica la posición de los alabes guía en la entrada para pasar a la
próxima etapa.
4. Ignición : se activan las bujías de encendido, y se suministra el combustible piloto, para
luego de establecida la llama piloto se inyecta el combustible principal.: las rpm aumentan
producto de la potencia adicional que recibe el eje debido al incremento del trabajo de la
turbina. Esto se mantiene por unos minutos mientras la maquina se calienta y se llega a
la velocidad de auto sustentación desactivando el motor de arranque.
ciclo de operación de una turbina de gas
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5. Aceleración: para esta etapa se incrementa la inyección de combustible hasta llegar a las rpm de
sincronización.
6. Operación normal: loa IGV están en posición normal y ya la maquina puede aceptar carga,
incrementándose hasta el valor establecido por el sistema de control.
7. Etapa de parada. Para detener el funcionamiento de la máquina se debe disminuir la carga de la
unidad hasta tenerla en funcionamiento en vacío(sin carga). Estando descargada la unidad se
disminuyen las rpm al cortar el suministro de combustible.
8. Etapa de enfriamiento: luego de detenida la unidad, dependiendo del tipo y modelo, los servicios
auxiliares de lubricación enfriamiento se mantiene operando, además de la activación del sistema de
giro lento.
SISTEMAS AUXILIARES Cclo de operación de una turbina de gas

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SISTEMAS AUXILIARES ciclo de operación de una turbina de gas

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