La
turbina de gas es una máquina diseñada
para utilizar la energía aportada por los gases que salen de una cámara
de combustión a alta presión y muy
altas
temperaturas, por lo que llevan mucha energía, dichos gases
al chocar contra
los alabes de la turbina de expansión provocan su giro, este
giro lo podemos
aprovechar para mover un generador y producir electricidad o provocar
un
impulso utilizado para mover por ejemplo un avión.
Existen diferentes tipos de turbinas
dependiendo de su origen, disposición de la
cámara de combustión y ejes con los
que cuente.
Dependiendo
de su origen las
podemos
clasificar como:
1) Aeroderivadas: Son
aquellas que tiene su
origen en turbinas diseñadas para propulsar
aviones, son compactas, robustas, tienen una alta relación
potencia/peso, son versátiles
de operar, ya que al derivar de aviones estos nos van siempre a un
ritmo
constante y pueden necesitar subidas o bajadas rápidas de
potencia, su arranque
es más sencillo que las diseñadas para uso
industrial puro. Sus potencias
rondan los 50 MW. Todas estas características las hacen
fáciles de mantener y
sustituir en caso necesario.
Figura 1.
Turbina Aeroderivada
2) Industriales: Son
turbinas
diseñadas desde su origen para uso industrial por lo que
su peso y tamaño es mayor al no estar limitadas por su lugar
de utilización,
por lo que al ser de gran tamaño en general las revisiones
se llevan acabo en
la misma planta. Se ha buscado siempre grandes potencias para
producción
eléctrica estas pueden llegar hasta unos 500 MW,
también se ha buscado que
estén operando el mayor tiempo posible de forma constante,
ya que sus paradas
son más largas que la de las aeroderivadas por lo que se
pierde más dinero al
no tenerla funcionando. Su rendimiento eléctrico es algo
menos importante que
en las aeroderivadas, ya que puede aprovechar el calor de sus gases de
escape
para cogeneración. Su velocidad de rotación es
importante ya que al ser usadas
para la producción de electricidad deben rondar los 50-60 Hz.
Figura 2.
Turbina de uso industrial para producir electricidad.
Dependiendo
de su tipo de
cámara de
combustión las podemos clasificar en tres
categorías:
1) Cámaras
de combustión tipo Silo: Este
tipo de turbinas tienen
la cámara de
combustión fuera del eje que une la turbina y el compresor,
puesto en la parte
superior, los inyectores se instalan atravesando el techo superior de
la
cámara, y los gases de escape llegan a la turbina de
expansión por una abertura
inferior conectada a ésta, son turbinas que por ahora se
utilizan para
combustibles experimentales como el hidrogeno.
Figura
3.
Cámara de combustión tipo Silo.
2) Cámaras
de combustión Anulares: En este tipo de
cámara de combustión, la cámara
forma un anillo continuo alrededor del eje entre el compresor y la
turbina, los
quemadores los tiene dispuestos a lo largo de todo el anillo, la mezcla
combustible/comburente y la distribución de temperaturas
es menos uniforme que en
las tuboanulares,
aunque también son menores las perdidas de carga y tiene una
buena
refrigeración la cámara de combustión.
Las turbinas con este diseño suelen ser
aeroderivadas, principalmente utilizadas por los fabricantes Alstom y
Siemens.
Figura 4.
Cámara de combustión Anular.
3) Cámaras
de combustión Tuboanulares: Este
tipo de cámaras de combustión esta formada por
una serie de cilindros puestos alrededor del eje cada uno con su
quemador y
sistema de encendido, por lo que en caso de que uno no encienda puede
provocar
grandes diferencias de temperatura con lo problemas que esto puede
acarrear. Son
más pesadas al tener varias cámaras de
combustión, pero tienen una mayor
resistencia estructural. Sus fabricantes son General Electric y
Mitshubishi.
Figura 5.
Cámara de combustión Tuboanular.
Dependiendo del número de ejes las
podemos clasificar como:
1) Monoeje:
En este tipo de turbinas el compresor, turbina y generador,
están todo unidos
en el mismo rotor girando de forma solidaria, son las más
comunes para uso de
generación eléctrica. Su velocidad de giro suele
estar en 3000 rpm para
ajustarse a los 50 Hz de la red eléctrica.
Figura
6.
Turbina Monoeje.
2) Multieje:
Este tipo de turbinas esta dividido el eje en dos,
un eje en el que esta el compresor y la
turbina de alta, que es la encargada de impulsar al compresor. En el
otro eje
se encuentran la turbina de potencia que es la que mueve el generador.
Este
tipo de configuración se usa en turbinas aeroderivadas y de
pequeña potencia ya
que tiene buen comportamiento frente a variaciones de carga.
Figura
7.
Turbina Multieje.
|
