Clase digital 14. Turbinas de gas parte II

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Turbinas de gas parte II

Introducción

¡Hola!

Qué gusto encontrarte nuevamente en esta unidad de aprendizaje Centrales eléctricas, te doy la bienvenida a la clase 14 titulada Turbinas de gas segunda parte, en la cual veremos la selección de la turbina de gas de una central generadora de energía eléctrica.

En esta clase digital, se verán los conceptos de las turbinas de gas, como se vio en la clase anterior, la 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.

Vamos a ver de qué trata la clase. ¡Éxito!

Desarrollo del tema

Otros componentes de la turbina de gas

Casa de filtros

Se encarga del filtrado del aire de admisión que se introduce al compresor, se compone de 2 primeras fases de filtrado grosero, y una última con filtro de luz del orden de las 5 micras. En este proceso se pueden aplicar diferentes tecnologías para aumentar la humedad y disminuir la temperatura del aire.

Cojinetes

Pueden ser radiales o axiales, según sujeten el desplazamiento axial o el provocado por el giro del eje. En ambos casos la zona de contacto esta revestida por un material especial antifricción llamado material Babbit, el cual se encuentra a su vez lubricado. En los cojinetes axiales el contacto se realiza en un disco anillado al eje y se montan con un sensor de desplazamiento longitudinal, y en los radiales el contacto es directamente sobre el eje y se utilizan 2 sensores de desplazamiento montados en ángulo para detectar vibraciones.

Sistema de lubricación

Puede contener hasta 10.000 litros de aceite en grandes turbinas de generación eléctrica, su misión es tanto el refrigerar como mantener una película de aceite entre los mecanismos en contacto. El sistema de lubricación suele contar con una bomba mecánica unida al eje de rotación, otra eléctrica y otra de emergencia, aunque en grandes turbinas desaparece la turbina mecánica por una turbina eléctrica extra. Entre sus componentes principales están el sistema de filtros, el extractor de vahos inflamables, refrigerador, termostato, sensor de nivel, etc.

Recinto acústico

Recubre todos los sistemas principales de la turbina, y su función es aislarla de las inclemencias del tiempo y a su vez aislar al exterior del ruido. Debe contar con un sistema contra incendios y de ventilación.

Bancada

Se construye en cemento para soportar la estructura de la turbina, con una cimentación propia para que no se transmitan las vibraciones propias del funcionamiento de la turbina al resto de los equipos de la planta.

Virador

El sistema virador consiste en un motor eléctrico o hidráulico (normalmente el segundo) que hace girar lentamente la turbina cuando no está en funcionamiento. Esto evita que el rotor se curve, debido a su propio peso o por expansión térmica, en parada. La velocidad de este sistema es muy baja (varios minutos para completar un giro completo de turbina), pero se vuelve esencial para asegurar la correcta rectitud del rotor. Si por alguna razón la turbina se detiene (avería del rotor, avería de la turbina, inspección interna con desmontaje) es necesario asegurar que, antes de arrancar, estará girando varias horas con el sistema virador.

Ventajas de la turbina de gas

  • Muy buena relación potencia vs. peso y tamaño.
  • Bajo costo de instalación.
  • Rápida puesta en servicio.
  • Es una máquina rotante (no tiene movimientos complejos como son los movimientos rotoalternativos de los motores de combustión interna).
  • Al ser una máquina rotante el equilibrado de la misma es prácticamente perfecto y simple, a diferencia de máquinas con movimiento alternativos.
  • Menos piezas en movimiento (comparado con los motores de combustión interna).
  • Menos pérdidas por rozamiento al tener pocas piezas en movimiento.
  • Sistema de lubricación más simple por lo expresado anteriormente.
  • Bajas presiones de trabajo (es la máquina térmica que funciona a más baja presión). j) El proceso de combustión es continuo y se realiza a presión constante en la cámara de combustión (diferente a los motores de combustión interna).
  • Pocos elementos componentes: compresor, cámaras de combustión y turbina propiamente dicha.
  • No necesitan agua (diferente a las turbinas a vapor que requieren de un condensador).
  • Permiten emplear diferentes tipos de combustibles como kerosene, gasoil, gas natural, carbón pulverizado, siempre que los gases de combustión no corroan los álabes o se depositen en ellos.
  • El par motor es uniforme y continuo.

Desventajas de la turbina de gas

Bajo rendimiento térmico (alto consumo específico de combustible) debido a:

  • Alta pérdida de calor al ambiente que se traduce por la alta temperatura de salida de los gases de escape por chimenea, entre 495 oC a 560 oC.
  • Gran parte de la potencia generada por la turbina es demandada por el compresor axial, en el orden de las 3⁄4 partes, o sea un 75% de la potencia total de la turbina.

Conclusión

En conclusión, se repasaron otros componentes de las turbinas de gas, los cuales son: Casa de filtros, cojinetes, sistema de lubricación, recinto acústico, bancada y virador. Además de las ventajas y desventajas de usar una turbina de gas.

Recuerda que 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.

Es así como llegamos al término de esta clase. Espero que todas tus dudas se hayan disipado con la información propuesta. Para finalizar la clase debes hacer la actividad correspondiente. ¡Vas muy bien, ya casi terminas este trayecto formativo felicidades! Te espero en la siguiente clase.

Fuentes de información

  • Klempner, G., & Kerszenbaum, I. (2008). Handbook of Large turbo-generators, operation and maintenance. (2a ed.). Wiley-IEEE Press.
  • Nag. P. K. (2002). Power Plant Engineering. (2a ed.).Tata McGraw Hill Education.
  • Drbal, L., Westra, K., & Boston, P. (Eds). (1996). Power Plant Engineering. Springer EE. UU.