Turbinas de Gas
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Turbinas de Gas en Relación a este Tema
En este contexto, a efectos históricos puede ser de interés lo siguiente: [1] Es un motor de combustión interna o motor endotérmico, es decir, que la combustión se realiza en el seno del fluido operante, constituido por una mezcla de combustible y comburente que, posteriormente, experimenta una serie de transformaciones termo dinámicas (véase en esta plataforma: GENERADORES Y MOTORES; MOTORES).
La turbinas de gas más sencilla es la de ciclo abierto simple y consta de los siguientes elementos: compresor de aire, cámara de combustión, turbinas propiamente dicha y dispositivos auxiliares, para lubricación, alimentación de combustible, regulación de velocidad, etc. El aire atmosférico, aspirado por el compresor, alimenta la cámara de combustión a un presión de 5 a 8 atm.; en la cámara de combustión se inyecta el combustible de forma continua por medio de una bomba adecuada. La combustión, una vez iniciada, continúa a presión constante (ciclo termodinámico de Brayton), con temperaturas que alcanzan de 6501 C a 7500 C. El gas obtenido se expansiona sobre el rotor de la turbina y sobre el rotor del compresor; es decir, que este gas suministra la potencia necesaria para la compresión y la potencia útil en el árbol de la turbina: esta última vale solamente una tercera parte de la potencia total desarrollada.
La turbinas de gas admite toda clase de combustible, con la única limitación de que la cantidad de cenizas no exceda de cierto límite: generalmente, se emplea el gas natural, el petróleo bruto, el aceite pesado y el gas de altos hornos, aunque este último precise una instalación de filtrado de polvo antes de su entrada en el compresor. Para mejorar el rendimiento de una turbinas de gas se puede recuperar una parte del calor perdido en los gases de escape a alta temperatura mediante el ciclo abierto con regeneración, utilizando uno o más generadores o cambiadores de calor entre la salida del compresor y la entrada de la cámara de combustión, calentándose de esta forma el aire por la acción de los gases de escape de la turbinas.
Todavía puede aumentarse más el rendimiento mediante el ciclo abierto con regeneración y refrigeración, es decir, refrigerando el aire de salida del compresor e inyectándolo en otro compresor de alta presión; los refrigera dores trabajan a contracorriente y, por lo general, las turbinas correspondientes son de dos o más ejes, y están provistas de regeneradores.Entre las Líneas En la turbinas de gas de ciclo cerrado se recircula prácticamente todo el agente de transformación. de forma continua; el calor procedente de un calentador de alta temperatura (que sustituye a la cámara de combustión) o de un reactor nuclear se transmite a la turbina; los gases de escape dé ésta se refrigeran antes de introducirlos nuevamente en el compresor, a la salida del cual se introducen nuevamente en el calentador.Entre las Líneas En el ciclo cerrado pueden emplearse otros gases, además del aire, como helio, anhídrido carbónico y nitrógeno, lo que representa una especial ventaja en un ciclo combinado con un reactor nuclear (véase en esta plataforma: REACTORES NUCLEARES).
Aprovechando la elevada temperatura de los gases de escape, pueden realizarse ciclos combinados gas-vapor, en los que el calor de los gases de escape de la turbina de gas se emplean para precalentar el agua de alimentación de la caldera o generador de vapor de una turbina de vapor o, en otros casos, para calentar directamente el aire de combustión del propio generador de vapor. De esta forma, puede aumentarse sensiblemente el rendimiento global de una central generadora con turbinas de vapor.
Sobre las de vapor, las turbinas de gas presentan las ventajas de una instalación más compacta, menos dispositivos auxiliares, no necesitan condensador, no necesitan agua, no necesitan chimenea, lubricación más sencilla, cimientos más ligeros y menor relación peso/potencia. Entre sus inconvenientes está un mayor consumo específico de combustible y la necesidad de estar construidas con materiales especiales, debido a las altas temperaturas desarrolladas (aceros al níquel, cromo y cobalto).
El campo de aplicación de las turbinas de gas es muy amplio y variado y comprende:
- empleo independiente para producción de energía eléctrica;
- empleo combinado con turbinas de vapor para producción de energía eléctrica;
- empleo para producción conjunta de energía eléctrica y de calefacción;
- empleo para producción combinada de energía eléctrica y de aire a presión para altos hornos;
- empleo en las centrales nucleares, sola o en combinación con turbinas de vapor.
Además de la producción de energía eléctrica, que es su principal campo de aplicación, la turbinas de gas se utiliza también para la propulsión de automóviles y aviones (véase en esta plataforma: TURBOPROPULSOR). (En los años 90 se construían) turbinas de gas para potencias hasta 25 MW, aunque, (posteriormente, existían instalaciiones) de grupos para potencias de 100 MW y superiores, sobre todo en las centrales nucleares.
Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):
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Recursos
Notas y Referencias
- Basado parcialmente en el concepto y descripción sobre turbinas de gas en la Enciclopedia Rialp (f. autorizada), Ediciones Rialp, 1991, Madrid, España
Véase También
MOTORES, GENERADORES Y MOTORES, TURBOPROPULSOR.
Bibliografía
M. LUCINI, Turbomáquinas de vapor y de gas, Barcelona 1956, SEVERNS, DEGLER, MILES, Producción de energia mediante agua, aire y gases, J, RAMíREZ, Máquinas motrices, en Enciclopedia CEAC de Electricidad, 2, Barcelona, E. MALLOL, Turbinas de combustión, Buenos Aires 1964, L. VIVIER, Turbinas de vapor y gas, Bilbao 1967.
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