Principales Elementos de una Turbina de Gas
Turbina de gas. Partes principales
a) Compresor de aire
La función del compresor es
elevar la presión del aire de combustión (una vez filtrado) antes que entre en la
cámara de combustión, en una relación que varía según la turbina. Esta
compresión se realiza en varias etapas y consume aproximadamente las 2/3 partes
del trabajo producido por la turbina.
El control de la entrada de
aire para la combustión se realiza variando el ángulo de inclinación de las
ruedas iniciales de álabes del compresor. A mayor ángulo, mayor cantidad de
aire de entrada al compresor, y por tanto, a la turbina. Este método se usa
para mejorar el comportamiento a carga parcial de la turbina de gas.
En algunas instalaciones
grandes, del compresor de la turbina de gas se extrae aire comprimido
para su uso como aire de control de la planta de cogeneración.
b) Cámara de combustión
En ella tiene lugar la
combustión a presión, del gas combustible junto con el aire. Esta combustión a
presión obliga a que el combustible sea introducido a un nivel de presión
adecuado, que oscila entre 16 y 50 bar.
Debido a las altas
temperaturas que pueden alcanzarse en la combustión y para no reducir demasiado
la vida útil de los elementos componentes de la cámara, se trabaja con un
exceso de aire alto, utilizando del 300 al 400% del aire teórico necesario, con
lo que se consigue por un lado reducir la temperatura de llama y por otro
refrigerar las partes más calientes de la cámara. Parte del aire que procede
del compresor, se dirige directamente hacia las paredes de la cámara de
combustión para mantener su temperatura en valores convenientemente bajos. Otra
parte se hace circular por el interior de los álabes de la turbina, saliendo
por orificios en los bordes que crean una película sobre la superficie de los
álabes
c) Turbina
En la turbina es donde tiene lugar la conversión de la energía contenida en
los gases de combustión, en forma de presión y temperatura elevada (entalpía),
a potencia mecánica (en forma de rotación de un eje). Como se ha indicado
antes, una parte importante de esta potencia es absorbida directamente por el
compresor.
Los gases, que entran a la turbina a una temperatura de 1000-1300ºC y una
presión de 10 a 30 barg, salen a unos 450-600ºC y a una presión ligeramente
superior a la atmosférica. Las altas temperaturas presentes en la turbina,
sobre todo en las primeras etapas, hace necesario un recubrimiento cerámico
especial en cada uno de los álabes y la corriente de aire comprimido
proveniente del compresor que se detallaba en el apartado anterior.
Otra parte del aire del compresor, se envía a la primera rueda de álabes de
turbina, donde se introduce por el interior y sale por orificios en los bordes
formando una película sobre la superficie de los álabes.
d) Reductor
En turbinas menores de 50
MW, la velocidad de rotación del eje suele ser superior a la necesaria para el
accionamiento de un alternador (3000 o 3600 rpm) ó un compresor y por ello
suele necesitarse este elemento reductor del número de revoluciones, que adapta
la velocidad de la turbina a la necesaria en el elemento accionado.
e)
Generador
Es el elemento consumidor de la fuerza motriz aportada por la turbina y es
el que genera la energía eléctrica que se desea.
En las turbinas que se utilizan como accionamiento mecánico, en lugar de
alternador, hay, por ejemplo, un compresor. Tal es el caso de los compresores
de los gasoductos.
Turbina de gas. Partes principales
a) Compresor de aire
La función del compresor es elevar la presión del aire de combustión (una
vez filtrado) antes que entre en la cámara de combustión, en una relación que
varía según la turbina. Esta compresión se realiza en varias etapas y consume
aproximadamente las 2/3 partes del trabajo producido por la turbina.
El control de la entrada de aire para la combustión se realiza variando el
ángulo de inclinación de las ruedas iniciales de álabes del compresor. A mayor
ángulo, mayor cantidad de aire de entrada al compresor, y por tanto, a la
turbina. Este método se usa para mejorar el comportamiento a carga parcial de
la turbina de gas.
En algunas instalaciones grandes, del compresor de la turbina de gas
se extrae aire comprimido para su uso como aire de control de la planta de
cogeneración.
b) Cámara de combustión
En ella tiene lugar la combustión a presión, del gas combustible junto con
el aire. Esta combustión a presión obliga a que el combustible sea introducido
a un nivel de presión adecuado, que oscila entre 16 y 50 bar.
Debido a las altas temperaturas que pueden alcanzarse en la combustión y
para no reducir demasiado la vida útil de los elementos componentes de la
cámara, se trabaja con un exceso de aire alto, utilizando del 300 al 400% del
aire teórico necesario, con lo que se consigue por un lado reducir la
temperatura de llama y por otro refrigerar las partes más calientes de la
cámara. Parte del aire que procede del compresor, se dirige directamente hacia
las paredes de la cámara de combustión para mantener su temperatura en valores
convenientemente bajos. Otra parte se hace circular por el interior de los
álabes de la turbina, saliendo por orificios en los bordes que crean una
película sobre la superficie de los álabes
c) Turbina
En la turbina es donde tiene
lugar la conversión de la energía contenida en los gases de combustión, en
forma de presión y temperatura elevada (entalpía), a potencia mecánica (en
forma de rotación de un eje). Como se ha indicado antes, una parte importante
de esta potencia es absorbida directamente por el compresor.
Los gases, que entran a la
turbina a una temperatura de 1000-1300ºC y una presión de 10 a 30 barg, salen a
unos 450-600ºC y a una presión ligeramente superior a la atmosférica. Las altas
temperaturas presentes en la turbina, sobre todo en las primeras etapas, hace
necesario un recubrimiento cerámico especial en cada uno de los álabes y la
corriente de aire comprimido proveniente del compresor que se detallaba en el
apartado anterior.
Otra parte del aire del
compresor, se envía a la primera rueda de álabes de turbina, donde se introduce
por el interior y sale por orificios en los bordes formando una película sobre
la superficie de los álabes.
d) Reductor
En turbinas menores de 50 MW, la velocidad de rotación del eje suele ser
superior a la necesaria para el accionamiento de un alternador (3000 o 3600
rpm) ó un compresor y por ello suele necesitarse este elemento reductor del
número de revoluciones, que adapta la velocidad de la turbina a la necesaria en
el elemento accionado.
e) Generador
Es el elemento consumidor de la fuerza motriz
aportada por la turbina y es el que genera la energía eléctrica que se desea.
En las turbinas que se utilizan como
accionamiento mecánico, en lugar de alternador, hay, por ejemplo, un compresor.
Tal es el caso de los compresores de los gasoductos.
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