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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PARTES DE UNA TURBINA A GAS
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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PARTES DE UNA TURBINA A GAS
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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