Elementos Constitutivos de las turbinas de Gas

Elementos Constitutivos de las turbinas de GasEquipos 1 y 2Definicin Una turbina de gas es una turbo mquina trmica motora accionada por la expansin de los gases calientes.Tipos de turbinas de gas Turbinas axiales. Son las de construccin ms complicadas, destacndose sobre todo su elevado rendimiento. Turbinas radiales. Son las ms utilizadas para pequeas potencias. Turbinas Industriales. Presentan una elevada relacin peso/potencia, as como un diseo conservador que permite un mantenimiento relativamente barato y una vida larga de sus componentes, lo que encarece su precio. La relacin de compresin media se sita alrededor de 15:1Componentes Principales de lasTurbinas de GasConducto de Admisin de Aire Este conducto toma el aire atmosfrico y lo conduce hasta la etapa de compresin. En este conducto el aire es tratado, pues de lo contrario las impurezas que transporta el aire pueden atacar a la turbina de gas, producindole erosin, ensuciamiento y corrosin. Existen varias formas de tratamiento del aire, entre las cuales destacan:Separadores Inerciales. En este tipo de filtrado las partculas son decantadas por efecto de las fuerzas centrfugas que las arrastran contra las paredes del separador, perdiendo as velocidad y cayendo por su mayor peso al fondo del separador. Filtros de fibra. En estos filtros la corriente de aire los atraviesa, quedando las partculas atrapadas en una maraa de fibras. Los tipos principales de filtros de fibra son: filtros alfombra, filtros enrollables, de bolsa y rgidos.Filtros de Superficie. las impurezas quedan depositadas sobre la superficie del mismo, por lo que se requieren velocidades de paso del aire muy bajas.

Enfriador Evaporativo

Para poder aumentar la densidad del aire y que de esta forma pueda introducirse un mayor caudal msico del mismo, y por tanto una mayor cantidad de oxgeno por metro cbico aspirado, se reduce su temperatura haciendo pasar la corriente de aire al travs de una cortina de agua. Con este sistema se obliga a tener un control de humedad del aire a la salida del intercambiador.

Compresor

Los compresores empleados en las turbinas de gas son todos de tipo dinmico y no volumtricos Est formado por un rotor o impulsor (labes mviles) en el que se comunica movimiento a la masa de aire aspirada, y un estator o difusor (labes fijos) en el que la velocidad se transforma en presin. Se caracteriza principalmente por: Relacin de compresin (presin salida/presin entrada) Caudal de aire que circula a travs de l. Potencia Absorbida. Pueden clasificarse como: Centrfugos o Radiales.Axiales.Compresores centrfugos El caudal de trasiego se sita como mximo en los 40 Kg/s, con unas relaciones de compresin por etapa de 3:1 o mayores, por ello este tipo de compresor es empleado para pequeos caudales con grandes necesidades de compresin

Compresores axiales En cada etapa se consigue una relacin de compresin entre 1,1:1 a 1,4:1, pudindose alcanzar relaciones de compresin totales de 15:1 o mayores. El rendimiento en este tipo de compresores es mayor que en los centrfugos, y en general para idntico caudal msico tratado y relacin de compresin, presenta menor volumen, menor superficie frontal y menor peso que el compresor centrfugo.

Cmara de combustin Es el lugar donde se inyecta combustible, se mezcla con el aire comburente procedente del compresor y se provoca la combustin. Este proceso es continuo y se realiza en condiciones de presin y temperaturas elevadas. El diseo de la misma debe garantizar la estabilidad de la llama, un encendido eficaz y una operacin segura a diferentes regmenes de funcionamiento. Para conseguir esto la cmara dispone de dos zonas:Zona primaria. En donde se permite la entrada de aire (aire primario) en una cantidad suficiente para producir una combustin completa. La introduccin del combustible se realiza a travs de unos inyectores que permitan una homogeneizacin rpida de la mezcla. Zona secundaria. los gases resultantes de la combustin se diluyen con ms aire con lo que la temperatura disminuye antes de la admisin en la turbina. Este caudal de aire secundario es del orden de 3 o 4 veces mayor que el de aire primario.

Antes de entrar en la cmara de combustin, el aire procedente del compresor es decelerado mediante unos difusores, de esta manera se evitan las fuertes prdidas de carga que se daran en una combustin a alta velocidad.

Existen tres disposiciones principales de situar la cmara de combustin en las turbinas de gas: Disposicin tubular: el aire procedente del compresor se divide en una serie de corrientes separadas cada una de las cuales alimenta a una cmara de combustin. Estas cmaras se encuentran espaciadas alrededor del eje que une el compresor y la turbina y est alimentada con su propio chorro de combustible procedente de una lnea de alimentacin comn. Este tipo de disposicin es adecuada cuando se trabaja con compresores centrfugos pues el caudal de aire ya sale dividido en varias corrientes. Disposicin anular: existe una nica cmara que rodea el eje del rotor, de esta manera se aprovecha al mximo el espacio existente entre el compresor y la turbina, teniendo por ello menores prdidas de carga. Sin embargo la distribucin de combustible es menos homognea y estructuralmente es ms dbil. Disposicin tubo-anular: es una combinacin de las dos anteriores, la cmara misma es anular, mientras que los tubos de llama son individuales.

Turbina de expansin La turbina est formada por una serie de etapas, cada una de las cuales consta de una rejilla de labes fijos (distribuidor) y otra de labes mviles (rueda). Los gases procedentes de la cmara de combustin circulan primero por los labes fijos. donde la presin se transforma en velocidad debido a la seccin convergente entre ellos. Al mismo tiempo, el flujo es desviado hacia los labes de la rueda, en los cuales se originan las fuerzas que provocan la rotacin. El tipo de fuerza realizada permite distinguir entre turbinas de accin y de reaccin. Los labes estacionarios estn fijados a dos anillos concntricos formando las llamadas toberas (nozzle), de los cuales el exterior est fijo a la carcasa de la turbina y en ocasiones, es la misma carcasa. Por su lado el rotor est formado por un disco mvil con labes en su periferia. Debido a las elevadas temperaturas de los gases de escape es necesaria la refrigeracin de los labes de las turbinas, para ello se redirecciona parte del aire tratado en el compresor y se dirige hacia los labes y dems piezas que necesiten de refrigeracin.