Turbina de Gas. Recopilado por: José Antonio González Moreno Noviembre del 2015 Máquinas Térmicas

Transcripción

1 Turbina de Gas Recopilado por: José Antonio González Moreno Noviembre del 2015 Máquinas Térmicas

2 Introducción: Se explicará con detalle qué es una turbina de gas, cuál es su funcionamiento y cuáles son algunas de sus aplicaciones y sus principales usos, además se conocerán algunas de las ventajas y desventajas de las mismas. Para finalizar se realizará una serie de preguntas para el alumnado.

3 Antecedentes 1791: John Barber, incorporó mucho de los elementos de una turbina de gas moderna, pero usaban un compresor alternativo. 1873: George Brayton ( ) expone el funcionamiento del ciclo que lleva su nombre. empleando una máquina de pistones con inyección de combustible, para luego realizarlo como ciclo abierto simple llamado turbina a gas.

4 Antecedentes Fue durante la guerra de 1939 a 1945 que la turbina a gas alcanza su máxima difusión y desarrollo tecnológico. 1940: todas las máquinas térmicas de combustión interna son del tipo alternativo: émbolo, biela y cigüeñal. Al lograrse la fabricación de compresores rotativos de alto rendimiento, se posibilitó el desarrollo de las turbinas a gas

5 Desarrollo del tema: Qué es una turbina de gas? Aparato de combustión interna. Es un aparato de conversión de energía que convierte la energía almacenada en el combustible en energía mecánica útil en forma de energía rotacional.

6 Desarrollo del tema: El término "gas" se refiere al aire ambiente que es absorbido y que pasa al interior de la turbina el cual es utilizado como medio de trabajo en el proceso de conversión de la energía.

7 Desarrollo del tema Principios de Funcionamiento: Una turbina de gas es un motor térmico rotativo de combustión interna, donde a partir de la energía aportada por un combustible se produce energía mecánica y se genera una importante cantidad de calor en forma de gases calientes y con un alto porcentaje de oxígeno. La máquina sigue un ciclo abierto, puesto que se renueva continuamente el fluido que pasa a través de ella.

8 Funcionamiento de una Turbina

9 Desarrollo del tema Principios de Funcionamiento: 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.

10 Funcionamiento de Una Turbina

11 Partes Básicas de una Turbina Principios de Funcionamiento:

12 Partes Básicas de una Turbina Principios de Funcionamiento:

13 Partes Básicas de una Turbina Principios de Funcionamiento:

14 Partes Básicas de una Turbina Principios de Funcionamiento:

15 Desarrollo del tema Las turbinas de gas operan bajo un ciclo termodinámico conocido como Ciclo de Brayton. En este ciclo el aire del exterior es comprimido, calentado y posteriormente expandido en la turbina, quedando como excedente la diferencia entre la potencia generada en ella y la que es requerida para comprimir el aire.

16 Desarrollo del tema

17 Desarrollo del tema

18 Desarrollo del tema

19 Desarrollo del tema Tipos de turbinas de gas y aplicaciones. Derivado Aereo (Turbo Hélice) : Diseñada originalmente para su uso en la industria de aviación y convertido para aplicaciones industriales. Industrial ligero (Turbo Reactor) : Diseñada para aplicaciones militares, marinas o industriales donde el peso es el principal factor. Industrial pesado (Turbo Ventilador) : Diseñada para un continuo servicio en la generación de potencia y en los sectores de energía

20 Aplicaciones de la Turbina de Gas

21 Desarrollo del tema Áreas de aplicación. Se utilizan turbinas de gas cuando se requiere una potencia alta y un peso escaso. Propulsión de aviones con motores turborreactores y de hélice Propulsión de barcos rápidos, locomotoras y vehículos de carga rápidos Propulsión de generadores eléctricos en centrales energéticas Propulsión de compresores y bombas en la extracción de gas natural y aceite

22 Aplicaciones de la Turbina de Gas

23 Desarrollo del tema Ventajas. Tecnología probada Costos de inversión bajos Menor impacto ambiental (dependiendo del combustible utilizado). Alta temperatura de los gases de escape. Desventajas. Relación potencia eléctrica/ potencia calorífica constante Reducción de la eficiencia bajo condiciones de operación de cargas parciales

24 Desarrollo del tema

25 Balance Térmico de la Turbina

26 Conclusiones Se concluye que la turbina de gas tiene usos muy versátiles, a diferencia de la turbina de vapor que necesita un gran espacio, las de gas son más flexibles, sus ventajas son amplias y necesita menor cuidado, por lo cual es muy solicitada en la industria, tiene un ciclo fácil de comprender y puede ser en varios casos casera.

27 Referencias Bibliográficas 1. Bewley, P. (10 de Mayo de 2012). Braemar Adjusting. Recuperado el 23 de Mayo de 2015, de Braemar Adjusting: ng%20lectures/lecture70_paulbewley_gasturbinesapplica tions_failuresandrootcauseanalysis_10may2012.pdf 2.- Cogenera México. (2012). Recuperado el 24 de Mayo de 2015, de Solar Turbines. (2013). Resumen de la turbina de gas. Recuperado el 25 de Mayo de 2015, de Solar Turbines a Caterpillar Company:

28 Preguntas de Repaso 1.- Personaje de la Historia y año en que ideó una máquina semejante a una turbina, pero utilizaba un compresor alternativo: R = John Barber en Personaje de la historia que ideó ya propiamente lo que sería una turbina de gas: R = George Brayton. 3.- Periodo en que la turbina a gas alcanza su máxima difusión y desarrollo tecnológico. R = Entre 1939 y 1945

29 Preguntas de Repaso 4.- Defínase lo que es una Turbina de Gas: R = Es un que convierte la energía del combustible en energía mecánica útil en forma de energía rotacional. 5.- Fluido de trabajo que utiliza la turbina de gas: R = El aire del medio ambiente. 6.- Qué tipo de Ciclo presenta una Turbina de Gas y por qué? R = El de Ciclo abierto porque continuamente se está renovando el aire (fluido de trabajo).

30 Preguntas de Repaso 7.- Porcentaje de pérdida de energía en una turbina de Gas: R = Normalmente no son superiores al 3% de la energía aportada. 8.- Menciónese las 4 partes principales que conforman una turbina de gas: R = 1) Compresor, 2) Combustor, 3) Turbina de alta presión y 4) Turbina de baja presión. 9.- Descríbase los 3 tipos de Turbina de gas que existen: R = Turborreactor, Turbohélice y Turboventilador