practica 5 turbina de gas total
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Faculta de Ingeniería
Laboratorio de Maquinas Térmicas
Practica No 5
Turbina de Gas
Ing. Nieves Saavedra Agustín
Universidad Nacional Autónoma de México
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La cogeneración consiste en la producción simultanea por parte del propio usuario de dos tipos de energía útil: habitualmente electricidad y calor. De esta forma se cubren todas las necesidades energéticas del usuario, reduciendo considerablemente las perdidas de energía y lo mas importante la cantidad de combustible utilizado para producirla.
Turbina de gas en la Cogeneración
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Principalmente se utilizan cuatro tecnologías de cogeneración:
• Cogeneración con turbina de gas• Cogeneración con turbina de vapor• Cogeneración con motor alternativo• Cogeneración con ciclo combinadoLos diferentes sectores instalan una y otra
dependiendo de la relación de sus necesidades térmicas y eléctricas.
Turbina de gas en la Cogeneración
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Turbina de gas en la CogeneraciónAplicaciones de la turbina de gas en la
cogeneración.Sector industrial: automóvil, cerámica, y azulejo,
químico.Sector servicios: hospitales, hoteles y polideportivos.
(lugares donde por ejemplo, se utiliza para obtener agua caliente sanitaria y el calentamiento de las piscinas).
Ofrecen rendimientos eléctricos elevados y un buen aprovechamiento térmico. Además, ex de las tecnologías menos contaminantes, reduce las emisiones CO2, Nox y SO2.
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Turbina de Gas
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En este arreglo un compresor alimenta aire a alta presión a una cámara de combustión en la que se inyecta el combustible, que al quemarse generará gases a alta temperatura y presión, que a su vez alimentan a la turbina donde se expanden generando energía mecánica que se transforma en energía eléctrica a través de un generador acoplado a la flecha de la turbina.
Turbina de gas en la Cogeneración
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Esquema turbina de gas
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Turbina de Gas Cogeneración
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Diagrama de flujo
Ciclo Brayton
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Procesos ideales
(1-2) Compresión Isentrópica
(2-3) Suministro de calor isobárico
(3-4) Expansión Isentrópica
(4-1) Rechazo de calor isobárico
Representación gráfica
Ciclo Brayton
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Eficiencias, Calores y Trabajos.
Ciclo Brayton
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Modificación del ciclo Brayton
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Recalentamiento entre etapas de expansión
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Otras modificaciones menores
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Uso directo de los gases de combustión
Desde un punto de vista de aprovechamiento energético, esta es una aplicación muy ventajosa. Al no existir intercambiadores de calor y uso de un fluido intermedio para el transporte y acumulación de el calor cogenerada, además de aumentar el rendimiento se disminuyen los costos de instalación.
Cogeneración, Ciclo Brayton
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Ciclo básico de producción de vapor
En esta aplicación vamos a utilizar agua/vapor como elemento intermediario de transporte y acumulación del calor cogenerada.
Cogeneración, Ciclo Brayton
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Inyección de vapor en la turbina de gas
Se trata de obtener vapor, mediante un recuperador de calor, a partir de los gases calientes de post-combustión. Parte de este vapor se mezcla con el airee de admisión y es inyectado con éste en la cámara de combustión de la turbina. El ciclo termodinámico que sigue la turbina se conoce como Ciclo de Cheng. Mediante este sistema se aumenta el rendimiento eléctrico del sistema (al aumentar el caudal de gas que impele la turbina), a la vez los gases de combustión tienen un contenido menor de óxido de nitrógeno. Obviamente al usar parte del vapor cogenerado para la impulsión de la turbina, disminuye el rendimiento de la producción de vapor dedicado a otros usos. En aquellos casos en que la producciónde electricidad es prioritaria frente a las necesidades de producción de vapor (por ejemplo cogeneración en grandes edificios residenciales, apartamentos, hoteles, etc.) este sistema es muy ventajoso.
Cogeneración, Ciclo Brayton
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Cogeneración, Ciclo Brayton
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En la actualidad se utiliza principalmente en la aviación.
Su uso es principalmente como plantas de carga de punta.
A futuro se usaran como plantas de base.
Tendencias presentes y futuras
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Se esta desarrollando turbinas que funcionan con fluido de trabajo al helio.
Estas turbinas pueden incrementar entre un 43 y 46% la eficiencia de la conversión termoeléctrica.
Tendencias presentes y futuras
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Se encuentran en pruebas turbinas que trabajan con CO2 supercritico.
la eficiencia que proporcianan estas son similares a las de helio pero a temperaturas menores.
Estos sistemas son mas compactos que las turbinas comunes.
Tendencias presentes y futuras
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Las turbinas actuales para mejorar su rendimiento en cualquier condición es inyectar vapor de agua en el combustor.
Debido al desarrollo de nuevos materiales se ha podido incrementar las temperaturas de operacion.
Tendencias presentes y futuras
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Alimentación de vapor de agua al combustor
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FAIRES, V.M. Thermodynamics. Edit. Macmillan 4a. edici6n, 1962. LUCINI, M. Turbomáquinas de vapor y de gas. Edit. Dossat S.A., 4a. edición, 1972. VIVIER, L. Turbinas_de vapor y de gas. Ediciones URMO, 1968. Enciclopedia Británica. William Benton, Publisher. VAN WYLEN, Gordon J. Fundamentos de Termodinámica. Limusa-Wesley. Mexico,
1972. P. 361-374. INTERNET: Pagina: http://www.gas-turbines.com
Bibliografía
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• Jaime Molina Vidal • Sergio García Pérez• Eduardo Ortiz Goudet • Tiznado Urbina Aarón
“Por mi raza hablara el espíritu”
Alumnos