Dispositivas de Turbina a Gas

8/2/2019 Dispositivas de Turbina a Gas

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UNIVERSIDAD NACIONALEXPERIMENTAL POLITCNICA ANTONIO

JOS DE SUCREVICE-RECTORADO LUIS CABALLERO

MEJASCONVERSION DE ENERGIA

PROFESOR:

PEDRO RODRGUEZ

INTEGRANTES:

BRICEO, ALEXIMAR

LEZAMA MARIAPEA ADRIANANARVAEZ YSAMAR

CARACAS, MARZO DE 2012


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TURBINA A GAS

Motor rotativo que convierte en energa mecnica la energade una corriente de agua, vapor de agua o gas. El elemento

bsico de la turbina es la rueda o rotor, que cuenta con palas,hlices, cuchillas o cubos colocados alrededor de su

circunferencia, de tal forma que el fluido en movimientoproduce una fuerza tangencial que impulsa la rueda y la hacegirar. Esta energa mecnica se transfiere a travs de un eje

para proporcionar el movimiento de una mquina, uncompresor, un generador elctrico o una hlice. Las turbinas seclasifican en turbinas hidrulicas o de agua, turbinas de vapor y

turbinas de combustin. Hoy la mayor parte de la energaelctrica mundial se produce utilizando generadores movidospor turbinas. Los molinos de viento que producen energa

elctrica se llaman turbinas de viento

DEFINICIN


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TIPOS DE TURBINAS A GAS

En las de tipo abierto, los productos de la combustinfluyen a travs de la turbina junto con la corriente de aire. Paradiluir los productos de la combustin hasta una temperatura que

pueda resistir el rodete de la turbina(649 - 982)C, es necesario unelevado porcentaje de aire. Este diseo ofrece las ventajas derequerir un control simple y poseer un sistema hermtico. Puededisearse para altas relaciones peso / potencia y para drenaje sinagua de enfriamiento.

Las Turbinas a gas pueden ser de dos tipos:ABIERTAS Y CERRADAS

ABIERTAS


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CERRADAS

TIPOS DE TURBINAS A GAS

En las instalaciones de tipo cerrado, los productosde la combustin no pasan a travs de las turbinas, sino porun intercambiador de calor. Los gases que atraviesan laturbina trabajan en circuito cerrado y sucesivamente secomprimen, calientan, expansionan, y enfran. Lasinstalaciones cerradas permiten quemar cualquier tipo decombustible en el combustor. Sin embargo, se necesita unintercambiador de calor. Este tipo de instalaciones estalimitado a las turbinas estacionarias


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PARTES DE UNA TURBINA A GAS

Una turbina de gas consta bsicamente de un compresor de

aire, una cmara de combustin o combustor, la turbina y, paramejorar el rendimiento, un regenerador.

COMPRESOR

Esta ubicado en la seccin frontal de laturbina y es el elemento por el cual seintroduce en forma forzada el aire desde elexterior. Esta pieza, por la disposicin de sus

aletas, permite que el flujo sea "aspirado"hacia el interior de la turbina. Es de flujo axial

para grandes turbinas por su elevadorendimiento y capacidad . Para pequeasturbinas se han usado con xito compresores

centrfugos.


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LA CMARA DE COMBUSTIN OCOMBUSTOR

Se fabrican de tipo cilndrico (can type) o enforma de anillo ( annular type). Debe llevar el

gas a temperatura uniforme con mnimasdiferencias de presin. Generalmente se

fabrican metlicos y se enfran con el aireentrante, pero tambin se estn construyendo

de cermica, para lograr una mayoreficiencia trmica.


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LOS REGENERADORESTransmiten el calor de los gases de escape del

aire de los compresores. Aumentanrendimiento pero tambin volumen, peso y

costo. Debido a su gran tamao, no son

aconsejables para la industria aeronutica.

Las turbinas Son casi siempre de flujo axial (axial

flow) , excepto algunas de pequeasdimensiones que son de flujo radial (radial flow)dirigido hacia el centro.


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TURBINA A GAS

Ignitor plug: Buja de encendido.Burner: QuemadorExhaust: Exhosto

Turbine wheels: Ruedas de la turbinaTurbine nozzles: ToberasBearings: CojinetesOil feed: Alimentacin de combustibleCombustion chamber liner: Cmara decombustin (recubrimiento)

Oil return: Retorno.Air scroll: Cmara de circulacin deaire

Starter motor: IniciadorFuel control: Control de combustibleGearbox: Caja de velocidades

Air intake: Toma de aireCompressor wheel: Rueda delcompresorDiffuser: Difusor


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FUNCIONAMIENTO

Se toma aire atmosfrico a travs de la admisin

del compresor desde donde se enva aire comprimido a la cmarade combustin (en rojo en la figura) en la cual el combustible entracon un caudal constante y se mantiene en llama continua (Las

flechas en el dibujo indican la direccin del flujo). La ignicin inicialse obtiene generalmente por medio de una chispa (Dispositivo de

puesta en marcha). El aire, calentado en la cmara de combustin

o combustor, se expande a travs de toberas o paletas fijas yadquiere una elevada velocidad. Parte de la energa cintica de lacorriente de aire es cedida a los labes o cangilones de la turbina.

Una fraccin de esta energa se emplea para accionar elcompresor y el resto para producir trabajo.

En la operacin de las turbinas de gas se presentan varias

limitaciones de ndole prctica, las cuales determinan gran parte dela actuacin de esta clase de mquinas. Entre estas limitaciones

merecen citarse la temperatura y velocidad de los labes, elrendimiento del compresor, el rendimiento de la turbina y la

transferencia de calor (en ciclos con regeneracin).


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IMPORTANTE

COMBUSTIBLESEl GAS NATURAL ( una forma primordial del metano) es

el combustible ideal para las turbinas de gas. Losaceites ligeros destilados forman un combustible

apropiado. Los combustibles con azufre, sal o vanadio

pueden provocar corrosin a menos que sean lavadoscon agua y se traten las superficies con aditivos anti-

corrosivos. Tambin se ha utilizado carbn pulverizadopero no se han obtenido resultados satisfactorios.


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IMPORTANTE

CICLOS

El ciclo bsico de la turbina de gas es el BRAYTON o JOULE. Esteconsta de 2 isentrpicas (1,2) y (3,4) y dos lneas a presin

constante (2,3) (4,1).

1-2 Compresin Isentrpica2-3 Adicin de energa a P constante3-4 Expansin isentrpica4-1 Cese de energa a P constante


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Para este ciclo:

h = 1 - T2 / T1= 1 - (V2 / V1) k-1= 1 - 1 / ( p2 / P1 )1-1/h

P = Presin absolutaT : Temperatura

V : VolmenesK : Cq, Cv. En este caso (aire) = 1.4


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APLICACIONES

Aviacin militar: Para helicpteros,aviones de combate o cazabombarderos, aviones dedespegue vertical (Harrier V/tol yV/stol) En este caso se buscanturbinas con temperaturas de

admisin mas elevada para lograrmas altas velocidades ydespegues verticales

Aviacin comercial: Se utilizanaviones de turbina de chorro

(turbo-jet) y de turbina de hlice(turbo-fan). En las aerolneas decarga se emplean turbinas degran potencia.


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OTRAS APLICACIONES

Tuberas para transmisin de gas. Es de las industrias que ms utilizanturbinas de gas. Las turbinas de gas han sido instaladas para impulsarcompresores en medidas superiores a 22500 KW (300 HP). Esta es unaaplicacin excelente ya que el gas natural es un combustible ideal yse requiere una gran cantidad de fuerza motriz.

Transporte: En barcos, la alta potencia especfica de las turbinas degas permite realizar diseos de altas velocidades. Esto es muy til parabarcos tipo conteiner, botes moto-torpedo y grandes barcos deguerra. Tambin se usan en ferrocarriles, en locomotoras de carga ytrenes ligeros de pasajeros, pero solo en los ltimos ha representado uncambio significativo.

Aeromodelismo: Actualmente se construyen pequeas turbinas degas que impulsan aeromodelos a control remoto. Estas se han vueltolas favoritas de los seguidores de este hobby ya que le brindan almodelo una gran velocidad y potencia, mejorando su rendimiento yversatilidad.


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OTRAS APLICACIONES

Generacin elctrica: Las compaas de servicios elctricos lasutilizan para cargas pico de trabajo en primer lugar. Los costosde instalacin y operacin, siempre que se usen combustiblesrefinados, son favorables para trabajos intermitentes. Los motoresde aviacin adaptados para este servicio disponen de un rpido

arranque, aproximadamente dos minutos para arrancar a plenacarga. se han instalado plantas de potencia a carga pico arribade 150 MW con un solo generador.

Turbina para transmisinde gas Kawasaki

Turbina para conduccin de

Gas de Rolls Royce


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VENTAJAS

Sobre turbinas de vapor:

*Instalaciones mascompactas*Menos dispositivos auxiliares*No necesitan condensador

*No necesitan agua*Lubricacin ms simple*Fcil control*Cimientos ligeros*Escape limpio (no necesitachimenea)*Relacin peso / potenciamas pequea*No existen limitacionesimpuestas por lascaractersticas de las hlices

.

Sobre motores de mbolopara aviacin.

*Empleo de Keroseno odestilados

*Menor peligro de incendio*No existen fuerzasdesequilibradas*Menos piezas enmovimiento*Facilidad de instalacin*Menor superficie frontal*Menor peso por H.P.*Problemas de refrigeracinms simples

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