{"id":659,"date":"2021-12-22T20:26:16","date_gmt":"2021-12-22T20:26:16","guid":{"rendered":"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/?p=659"},"modified":"2022-02-08T20:25:17","modified_gmt":"2022-02-08T20:25:17","slug":"clase-digital-13-turbinas-de-gas-parte-i","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/clase-digital-13-turbinas-de-gas-parte-i\/","title":{"rendered":"Clase digital 13. Turbinas de gas parte I"},"content":{"rendered":"\n\n\n<div class=\"wp-block-cover\" style=\"min-height:284px;aspect-ratio:unset;\"><span aria-hidden=\"true\" class=\"has-background-dim-40 wp-block-cover__gradient-background has-background-dim\"><\/span><img decoding=\"async\" class=\"wp-block-cover__image-background wp-image-661\" alt=\"\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/turbine-g24e06fbaa_1920.jpg\" style=\"object-position:43% 11%\" data-object-fit=\"cover\" data-object-position=\"43% 11%\" \/><noscript><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1920\" height=\"1281\" class=\"wp-block-cover__image-background wp-image-661\" alt=\"\" src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/turbine-g24e06fbaa_1920.jpg\" style=\"object-position:43% 11%\" data-object-fit=\"cover\" data-object-position=\"43% 11%\" srcset=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/turbine-g24e06fbaa_1920.jpg 1920w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/turbine-g24e06fbaa_1920-300x200.jpg 300w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/turbine-g24e06fbaa_1920-1024x683.jpg 1024w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/turbine-g24e06fbaa_1920-768x512.jpg 768w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/turbine-g24e06fbaa_1920-1536x1025.jpg 1536w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/turbine-g24e06fbaa_1920-272x182.jpg 272w\" sizes=\"auto, (max-width: 1920px) 100vw, 1920px\" \/><\/noscript><div class=\"wp-block-cover__inner-container is-layout-flow wp-block-cover-is-layout-flow\">\n<p class=\"has-text-align-center has-base-3-color has-text-color has-large-font-size wp-block-paragraph\">Turbinas de gas parte I<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"introduccion\">Introducci\u00f3n<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">\u00a1Hola!<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Es un gusto saber que contin\u00faas en este camino formativo, en esta ocasi\u00f3n nos encontramos en la clase 13 denominada Turbinas de gas, de la unidad de aprendizaje <strong>Centrales el\u00e9ctricas<\/strong>, en la cual veremos la selecci\u00f3n de la turbina de gas de una central generadora de energ\u00eda el\u00e9ctrica.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">En esta clase digital, se ver\u00e1n los conceptos de las turbinas de gas, como se vio en la clase anterior, la turbina es la encargada de mover el rotor del generador, accionada por la energi\u0301a meca\u0301nica del vapor de agua a presio\u0301n y producir la corriente ele\u0301ctrica. Es una turbomaquina motora, que transforma la energ\u00eda de un flujo de vapor en energi\u0301a meca\u0301nica a trave\u0301s de un intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido de trabajo (entie\u0301ndase el vapor) y el rodete, o\u0301rgano principal de la turbina, que cuenta con palas o a\u0301labes los cuales tienen una forma particular para poder realizar el intercambio energe\u0301tico.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">\u00a1Exploremos entonces el tema que es muy interesante, \u00e1nimo!<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"desarrollo-del-tema\">Desarrollo del tema<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Una turbina de gas es un motor te\u0301rmico rotativo de combustio\u0301n interna, donde a partir de la energi\u0301a aportada por un combustible se produce energi\u0301a meca\u0301nica y se genera una importante cantidad de calor en forma de gases calientes y con un alto porcentaje de oxi\u0301geno.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">El ciclo te\u0301rmico que representa esta ma\u0301quina es el ciclo Brayton. La ma\u0301quina sigue un ciclo abierto, puesto que se renueva continuamente el fluido que pasa a trave\u0301s de ella. El aire es aspirado de la atmo\u0301sfera y comprimido para despue\u0301s pasar a la ca\u0301mara de combustio\u0301n, donde se mezcla con el combustible y se produce la ignicio\u0301n. Los gases calientes, producto de la combustio\u0301n, fluyen a trave\u0301s de la turbina. Alli\u0301 se expanden y mueven el eje que acciona el compresor de la turbina y el alternador.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"partes-principales-de-la-turbina-de-gas\">Partes principales de la turbina de gas<\/h3>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Las turbinas de gas pueden dividirse en cuatro grandes partes principales:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Compresor<\/li><li>Ca\u0301mara de combustio\u0301n<\/li><li>Turbina de expansio\u0301n<\/li><li>Carcasa<\/li><\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Adema\u0301s cuenta con una serie de sistemas auxiliares necesarios para su funcionamiento, como son la casa de filtros, cojinetes, sistema de lubricacio\u0301n, recinto acu\u0301stico, bancada, virador, etc.<\/p>\n\n\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\" id=\"compresor\">Compresor<\/h4>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Su funcio\u0301n consiste en comprimir el aire de admisio\u0301n, hasta la presio\u0301n indicada para cada turbina, para introducirla en la ca\u0301mara de combustio\u0301n. Su disen\u0303o es principalmente axial y necesita un gran nu\u0301mero de etapas, alrededor de 20 para una razo\u0301n de compresio\u0301n de 1:30, comparada con la turbina de expansio\u0301n.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Su funcionamiento consiste en empujar el aire a trave\u0301s de cada etapa de \u00e1labes por un estrechamiento cada vez mayor, al trabajar en contrapresio\u0301n es un proceso que consume mucha energi\u0301a, llegando a significar hasta el 60% de la energi\u0301a producida por la turbina. Para disminuir la potencia necesaria para este proceso, puede optarse por un disen\u0303o que enfri\u0301e el aire en etapas intermedias, favoreciendo su compresio\u0301n, aunque reduce la eficiencia de la turbina por la entrada ma\u0301s fri\u0301a del aire en la ca\u0301mara de combustio\u0301n.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">El control de la admisio\u0301n de aire en el compresor puede realizarse segu\u0301n dos posibilidades:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li><strong>Turbinas monoeje<\/strong>. El compresor siempre gira a la misma velocidad, que viene dada por el generador, y por lo tanto absorbe la misma cantidad de aire. El trabajo para comprimir ese aire es el mismo, tanto si trabajamos a carga ma\u0301xima como si trabajamos a cargas ma\u0301s bajas, y por lo tanto producimos menos potencia. En este caso, las primeras etapas se disen\u0303an con geometri\u0301a variable, dejando pasar ma\u0301s o menos aire segu\u0301n su posicio\u0301n relativa, y por lo tanto consumiendo menos potencia.<\/li><li><strong>Turbinas multieje<\/strong>. En este caso como la velocidad de giro del compresor es independiente del generador, la velocidad de rotacio\u0301n del compresor puede regularse para una admisio\u0301n adecuada de aire para cada momento.<\/li><\/ul>\n\n\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\" id=\"tipos-de-compresores\">Tipos de compresores<\/h4>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Los compresores utilizados en las turbinas a gas son del tipo giratorio, pudiendo ser:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Compresores centri\u0301fugos<\/li><li>Compresores axiales<\/li><\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">En el compresor axial, como su nombre lo indica, el flujo de aire es axial, o sea paralelo al eje del mismo.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">El rotor del compresor axial esta\u0301 formado por varias ruedas mo\u0301viles donde los \u00e1labes esta\u0301n montados en discos. Las ruedas esta\u0301n ensambladas entre si\u0301 mediante tornillos gui\u0301as axiales que permiten el apriete correspondiente, formando de esta manera el rotor del compresor axial.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Entre cada estadio mo\u0301vil del rotor se ubica un estadio fijo del estator, o sea que en la direccio\u0301n del eje del compresor se suceden alternativamente un estadio fijo y un estadio mo\u0301vil, conformando de esta manera el conjunto compresor axial.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">La compresio\u0301n del aire se produce al pasar e\u0301ste a trave\u0301s de un estadio fijo y uno mo\u0301vil, por lo tanto el compresor esta\u0301 formado por un gran nu\u0301mero de escalonamientos de compresio\u0301n.<\/p>\n\n\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\" id=\"camara-de-combustion\">Ca\u0301mara de combustio\u0301n<\/h4>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">A pesar de los distintos tipos de ca\u0301maras de combustio\u0301n todas ellas siguen un disen\u0303o general similar. <\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Cuanto mayor sea la temperatura de la combustio\u0301n tanto mayor sera\u0301 la potencia que podamos desarrollar en nuestra turbina, es por ello que el disen\u0303o de las ca\u0301maras de combustio\u0301n esta\u0301 enfocado a soportar temperaturas ma\u0301ximas, superiores a los 1000 oC, mediante recubrimientos cera\u0301micos, pero a su vez evitar que el calor producido dan\u0303e otras partes de la turbina que no esta\u0301n disen\u0303adas para soportar tan altas temperaturas.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Esta\u0301n disen\u0303adas mediante una doble ca\u0301mara:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li><strong>Ca\u0301mara interior<\/strong>. Se produce la mezcla del combustible, mediante los inyectores, y el comburente, que rodea y accede a e\u0301sta mediante distribuidores desde la ca\u0301mara exterior en 3 fases. En la primera se da la mezcla con el combustible y su combustio\u0301n mediante una llama piloto, en el paso posterior se introduce una mayor cantidad de aire para asegurar la combustio\u0301n completa, y por u\u0301ltimo y antes de la salida de los gases a la turbina de expansio\u0301n se introduce el resto del aire comprimido para refrigerar los gases de escape y que no dan\u0303en las estructuras y equipos posteriores.<\/li><li><strong>Ca\u0301mara exterior<\/strong>. Se ocupa de recoger el comburente, aire, proveniente del compresor, hacerlo circular por el exterior de la ca\u0301mara interior para refrigerar los paneles cera\u0301micos, y a su vez distribuir la entrada de aire a la ca\u0301mara interior de forma adecuada.<\/li><\/ul>\n\n\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\" id=\"turbina-de-expansion\">Turbina de expansio\u0301n<\/h4>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Esta\u0301 disen\u0303ada para aprovechar la velocidad de salida de los gases de combustio\u0301n y convertir su energi\u0301a cine\u0301tica en energi\u0301a meca\u0301nica rotacional. Todas sus etapas son por lo tanto de reaccio\u0301n, y deben generar la suficiente energi\u0301a para alimentar al compresor y la produccio\u0301n de energi\u0301a ele\u0301ctrica en el generador. Suele estar compuesta por 4 o 5 etapas, cada una de ellas integrada por una corona de \u00e1labes con un adecuado disen\u0303o aerodina\u0301mico, que son los encargados de hacer girar el rotor al que esta\u0301n unidos solidariamente. Adema\u0301s de estos, hay antes de cada etapa un conjunto de \u00e1labes fijos sujetos a la carcasa, y cuya misio\u0301n es redireccionar el aire de salida de la ca\u0301mara de combustio\u0301n y de cada etapa en la direccio\u0301n adecuada hasta la siguiente.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Adem\u00e1s, un flujo de aire refrigerador proveniente del compresor los atraviesa internamente, saliendo al exterior por pequen\u0303os orificios practicados a lo largo de toda su superficie.<\/p>\n\n\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\" id=\"carcasa\">Carcasa<\/h4>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">La carcasa protege y a\u00edsla el interior de la turbina pudie\u0301ndose dividir en 3 secciones longitudinales:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li><strong>Carcasa del compresor<\/strong>. Esta\u0301 compuesta por una u\u0301nica capa para soporte de los \u00e1labes fijos y para conduccio\u0301n del aire de refrigeracio\u0301n a etapas posteriores de la turbina de gas.<\/li><li><strong>Carcasa de la ca\u0301mara de combustio\u0301n<\/strong>. Tiene mu\u0301ltiples capas, para proteccio\u0301n te\u0301rmica, meca\u0301nica y distribucio\u0301n de aire para las 3 fases en que se introduce el aire en la combustio\u0301n.<\/li><li><strong>Carcasa de la turbina de expansio\u0301n<\/strong>. Cuenta al menos con 2 capas, una interna de sujecio\u0301n de los \u00e1labes fijos y otra externa para la distribucio\u0301n del aire de refrigeracio\u0301n por el interior de los \u00e1labes. Debe tambie\u0301n proveer proteccio\u0301n te\u0301rmica frente al exterior.<\/li><\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">En apoyo a tu aprendizaje te invito a ver el siguiente video:<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-embed is-type-video is-provider-youtube wp-block-embed-youtube wp-embed-aspect-16-9 wp-has-aspect-ratio\"><div class=\"wp-block-embed__wrapper\">\n<iframe loading=\"lazy\" title=\"Tema 11 Turbina de gas\" width=\"1200\" height=\"675\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/vTUzO1D5BVA?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture\" allowfullscreen><\/iframe>\n<\/div><\/figure>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"conclusion\">Conclusi\u00f3n <\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">En conclusi\u00f3n, se repasaron los componentes principales de las turbinas de gas, las cuales son diferentes con respecto de las turbinas de vapor, no obstante que las 2 tienen fundamentalmente el mismo funcionamiento b\u00e1sico.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Recuerda que una turbina de gas es un motor te\u0301rmico rotativo de combustio\u0301n interna, donde a partir de la energi\u0301a aportada por un combustible se produce energi\u0301a meca\u0301nica y se genera una importante cantidad de calor en forma de gases calientes y con un alto porcentaje de oxi\u0301geno.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Hemos llegado al final de la clase \u00a1Te felicito por tu logro! Para completar la sesi\u00f3n te pido que realices la tarea asignada. Sigue avanzando en tu curso, falta poco para que logres completarlo. Te espero en la siguiente clase, hasta luego.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"fuentes-de-informacion\">Fuentes de informaci\u00f3n <\/h2>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Klempner, G., &amp; Kerszenbaum, I. (2008). <em>Handbook of Large turbo-generators, operation and maintenance<\/em>. (2a ed.). Wiley-IEEE Press.<\/li><li>Nag. P. K. (2002). <em>Power Plant Engineering<\/em>. (2a ed.).Tata McGraw Hill Education.<\/li><li>Drbal, L., Westra, K., &amp; Boston, P. (Eds). (1996). <em>Power Plant Engineering.<\/em> Springer EE. UU.<\/li><\/ul>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Introducci\u00f3n \u00a1Hola! Es un gusto saber que contin\u00faas en este camino formativo, en esta ocasi\u00f3n nos encontramos en la clase 13 denominada Turbinas de gas, de la unidad de aprendizaje Centrales el\u00e9ctricas, en la cual veremos la selecci\u00f3n de la turbina de gas de una central generadora de energ\u00eda el\u00e9ctrica. En esta clase digital, se &#8230; <a title=\"Clase digital 13. Turbinas de gas parte I\" class=\"read-more\" href=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/clase-digital-13-turbinas-de-gas-parte-i\/\" aria-label=\"Leer m\u00e1s sobre Clase digital 13. 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