Propuesta de un Programa para iniciar la operación de la Microturbina Phoenix MK4 Israel Martínez Villegas

Transcripción

1 Propuesta de un Programa para iniciar la operación de la Microturbina Phoenix MK4 Israel Martínez Villegas 07/Julio/2001 1

2 Objectivos del Programa Proponer un sistema de combustible sencillo para la operación inicial de la Microturbina. Proponer el sistema de arranque y el sistema eléctrico de la Microturbina. Definir la filosofía de operación de la Microturbina. Optimizar el desempeño de la Microturbina 2

3 Especificaciones de la Microturbina 3

4 Descripción del proceso de operación Arranque de la Microturbina: La parte inicial del arranque de la turbina deberá de realizarse utilizando gas propano. Es posible utilizar un tanque de gas comprimido de 5 kg. Posteriormente se deberá cambiar a combustible liquido. Para el arranque de la turbina se requiere de un motor eléctrico que funcione como una marcha o de aire comprimido. De hecho se puede hacer girar el rotor y acelerarlo con un flujo de aire comprimido previamente. 4

5 Descripción del proceso de operación Operación de la turbina con Keroseno o Diesel: Cuando la turbina sea operada con combustible liquido se deberá tener en cuenta que su velocidad de giro depende únicamente de la cantidad de combustible que se consume en la cámara de combustión. Generalmente es muy fácil exceder la máxima velocidad de giro de la turbina si se tiene un poco de descuido. Si la potencia se incrementa es muy posible generar una distorsión en los alabes de la turbina. Es de vital importancia que se mida continuamente la presión del housing (Carcaza) mediante un manómetro. Nota: Se deberá conectar la Microturbina conforme al diagrama de la Figura 1. 5

6 Descripción del proceso de operación Figura 1. Diagrama de conexiones para la operación de una Microturbina en una prueba estándar sencilla. 6

7 Descripción ió del proceso de operación Operación de la turbina con Keroseno o Diesel: La línea de propano se debe conectar a la Microturbina. Tan pronto la maquina se encuentre operando, la bomba deberá de ser operada y la válvula de la línea de combustible liquido deberá ser abierta cuidadosamente. La velocidad de rotación en la máquina se incrementa inmediatamente; al mismo tiempo el manómetro comienza a variar y la máquina opera sin escalas. Se deberá de abrir la válvula hasta alcanzar un punto donde la presión del housing alcance 0.1 bar (1.45 psig). Ahora en este punto se puede cortar el suministro de gas propano. 7

8 Descripción del Sistema de Combustible Bomba, tanques y otros dispositivos eléctricos: El combustible del deposito deberá ser filtrado, este deposito deberá ser de un tamaño generoso. P.ej: Una capacidad de aproximadamente 10 litros, deberá ser resistente al petróleo, diesel o Keroseno. La mezcla del combustible y el aceite para la lubricación de los rodamientos se puede hacer en forma manual antes de ser almacenado en el deposito, por lo cual se utilizarán marcas en el deposito que indique las cantidades correspondientes. Se debe colocar el filtro entre el tanque y la bomba. Un filtro de gasolina para automóvil de cualquier tamaño puede ser utilizado para este propósito. 8

9 Descripción del Sistema de Combustible Bomba, tanques y otros dispositivos eléctricos: La bomba de combustible debe ser de engranes, existe una variedad comercial, la única restricción es que debe ser resistente para el manejo de petróleo, esta deberá ser operada por un motor eléctrico alimentado por una fuente de 12 Volt. El control de la bomba se hace mediante un dispositivo ajustable de voltaje constante conectado a un potenciómetro. Deberá de colocarse una válvula entre la bomba y la Mircroturbina para el ajuste y corte de flujo. Nota: En este momento podemos despreciar la idea de una válvula automatizada para el control del flujo de combustible, para no manejar dispositivos complejos. Posteriormente podemos proceder a la automatización de este dispositivo. i i 9

10 Descripción del Sistema de Combustible Mangueras: La mayoria de las lineas de suministro estaran hechas con mangueras, debido a que estas proporcionar una mayor flexibilidad al sistema. Ya que se requiere de un movimiento relativo entre la Microturbina y sus componentes tales como: Bomba, Tanques, etc. Esto será debido a la prueba requerida para medir el empuje. Las Mangueras facilitan la instalación y servicio de las Unidades Reemplazables. 10

11 Optimización en el desempeño de la Microturbina En esta etapa consideraremos todas las técnicas que podamos intentar para poder tener un mayor desempeño en la operación de la máquina. Toda esta información esta basada en el hecho de que el sistema se encuentre en operación. Además, debemos considerar que en este lapso, se ha ganado la suficiente experiencia operando la Microturbina como para poder modificar, optimizar y automatizar el proceso de operación 11

12 Optimización en el desempeño de la Microturbina La instrumentación básica que debe instalarse para poder realizar la operación inicial de la Microturbina es: 1. Un tacómetro (Para medir la velocidad de giro de la flecha) 2. Un Manómetros (El cuál se deberá colocar en la parte intermedia de la Microturbina, para medir la presión en la entrada del housing) 3. Un dinamómetro (El cual sirve para registrar el empuje de la máquina) 12

13 Optimización en el desempeño de la Microturbina Se puede hacer una instrumentación más compleja adicionando los siguientes dispositivos para optimizar el proceso de operación: (Ver Figuras 2 y 3) a) Dos Manómetros (Uno estará situado a la entrada de compresor y el otro en la salida de los gases de la turbina para tomar las lecturas de presión) b) Dos termópares (Uno estará localizado en la entrada de compresor y el otro en la salida de los gases de la turbina, esto con el fin de tomar las lecturas de temperatura t a la entrada y salida de la máquina) c) Un medidor de flujo masico (El cual servirá para evaluar el consumo de combustible) 13

14 Optimización en el desempeño de la Microturbina Figuras 2 y 3 14

15 Requerimientos especiales futuros: Creación de un Banco de pruebas,,para la realización de experimentos y mediciones. Interface para control por medio de un ordenador. La máquina deberá ser confinada dentro de una cubierta especial para protección contra el ruido y cualquier percance. Por lo cuál será necesario una cantidad suficiente de aire en la entrada para a garantizar el suficiente flujo de aire en la alimentación de la Microturbina y tener una cantidad excedente de para pasarlo por encima de la carcasa para el enfriamiento, aproximadamente 10 mm por todo alrededor. El área mínima para la entrada debe ser de 6400 mm 2 (10 in 2 ). 15

16 Requerimientos especiales futuros: 16

17 Programa de Actividades id d Ruta Critica: - Fabricación de la estructura para soporte - Adquisición de los componentes que forman los sistemas de: combustible, eléctrico y control. 17

18 Conclusiones Con el presente programa se pretende agilizar el arranque y prueba de la Microturbina. La subsecuente etapa de optimización será un proceso interactivo de cambio y aprendizaje. 18