practico de gas natural ii

7/26/2019 Practico de Gas Natural II

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TURBINAS DE GAS

Las turbinas de gas son turbomquinas que, de un modo general, pertenecenal grupo de mquinas trmicas generadoras y cuya franja de operacin vadesde pequeas potencias (30 ! para las microturbinas" #asta $00 %! paralos &ltimos desarrollos' e esta forma, compiten tanto con los motores

alternativos (ciclos termodinmicos )**) y +-L" como con la instalacionesde vapor de pequea y media potencia'

-us principales ventajas son su pequeo peso y volumen en relacin a supotencia y la .e/ibilidad de su operacin' sto #ace que sean mquinas cuyouso para determinadas aplicaciones, especialmente las referidas a lageneracin de electricidad y a la propulsin de buques y aviones, est en claroaumento' l ser mquinas rotativas presentan una clara ventaja frente a losmotores alternativos, por la ausencia de movimientos alternativos y dero1amientos entre super2cies slidas (como las que se dan entre pistn ycamisa", lo que se traduce en menores problemas de equilibrado y menores

consumos de aceite lubricante, que adems no estn en contacto consuper2cies calientes ni con productos de combustin'

omparadas con las turbinas de vapor, las turbinas de gas apenas tienennecesidades de refrigeracin, lo que facilita enormemente su instalacin'dems, su baja inercia trmica les permite alcan1ar su plena carga entiempos muy bajos, lo que las #ace ideales para determinadas aplicaciones enlas que se requiere variaciones de carga rpidas (regulacin de red oabastecimiento de picos de demanda"'

sta simplicidad comparada con turbinas de vapor y con motores alternativosotorga a las turbinas de gas dos ventajas adicionales4 un mantenimiento

sencillo comparado con otras mquinas trmicas y una elevada 2abilidad' nefecto, la reduccin de las necesidades de lubricacin y refrigeracin, lacontinuidad del proceso de combustin y la ausencia de movimientosalternativos #ace que la probabilidad de fallo disminuya' 5na instalacin degeneracin elctrica basada en una turbina de gas puede alcan1ar confacilidad valores de disponibilidad superiores al 6$7 y valores de 2abilidadcercanos al 667 si la instalacin est bien diseada, bien construida, bienoperada y con un adecuado nivel de mantenimiento'

8o obstante, tambin tienen algunos inconvenientes importantes, entre los que#ay que destacar dos4 la alta velocidad de rotacin y su bajo rendimiento (3093$7" comparado con los motores alternativos diesel (algunos desarrollos ya

alcan1an el $07 de rendimiento" o con las turbinas de vapor (valores del :07son muy normales"'

8ormalmente se entiende por turbina de gas el conjunto formado por lossiguientes elementos4

ompresor, responsable de la elevacin de presin del .uido de trabajo' -istema de aporte de calor al .uido'


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lemento e/pansor, o turbina propiamente dic#a'

-us aplicaciones son muy variadas, siendo su campo de aplicacin el msamplio entre los motores trmicos' +nicialmente se utili1aron para la reali1acinde trabajo mecnico' ;osteriormente se trasladaron al campo de la aeronuticacomo elemento propulsor, sobre todo a partir de la segunda guerra mundial'

%s tarde se utili1aron como elemento motor para la generacin de energ


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Los principales elementos de la turbina de gas son cinco4 la admisin de aire, elcompresor, la cmara de combustin, la turbina de e/pansin y el rotor' continuacin se detallan las principales caracter


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temperatura de llama y por otro refrigerar las partes ms calientes de lacmara' ;arte del aire que procede del compresor, se dirige directamente #acialas paredes de la cmara de combustin para mantener su temperatura envalores convenientemente bajos' )tra parte se #ace circular por el interior delos labes de la turbina, saliendo por ori2cios en los bordes que crean unapel


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Turbina de gas industria"es!La evolucin de su diseo se #a orientadosiempre a la produccin de electricidad, buscndose grandes potencias ylargos periodos de operacin a m/ima carga sin paradas ni arranquescontinuos'

-u potencia de diseo puede llegar a los $00 %!, moviendo grandescantidades de aire a bajas velocidades, que pueden aprovec#arse enposteriores aplicaciones de cogeneracin' -u mantenimiento debe reali1arse insi9tu debido a su gran tamao y peso, buscndose alargar lo ms posible en eltiempo las revisiones completas del equipo'


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Turbina de cmara de combustin tipo si"o!n estos diseos la cmaraaparece dispuesta sobre la parte superior de la turbina' Los inyectores se

instalan atravesando el tec#o superior de la cmara, y los gases de escapellegan a la turbina de e/pansin por una abertura inferior conectada a sta' -udiseo no est muy e/pandido, y se restringe a turbinas de HC y otroscombustibles e/perimentales'

Turbina de cmara de combustin anu"ar!n este caso la cmara consisteen un cilindro orientado a/ialmente instalado alrededor del eje' *iene un &nicotubo de llama y entre B$ y C0 inyectores' onsiguen una buena refrigeracinde los gases de combustin y bajas perdidas de carga, aunque su distribucinde temperaturas y me1cla combustibleDcomburente es menos uniforme que encmaras tuboanulares' ste diseo se utili1a por los fabricantes lstom y-iemens, y en general en turbinas aeroderivadas'


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Turbina de cmarade combustintubo anu"ar!5naserie de tubos distribuidos alrededor del eje de forma uniforme conforman estediseo de cmara de combustin' ada una posee un &nico inyector y buj


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Turbina monoe#e!l compresor, turbina de e/pansin y generador giran deforma solidaria con un &nico eje de rotacin' La velocidad de giro es en lainmensa mayor


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Turbina mu"tie#e!La turbina de e/pansin se encuentra dividida en Csecciones, la primera o turbina de alta presin, se encuentra unida alcompresor a/ial al que proporciona la potencia necesaria para sufuncionamiento' La segunda seccin comparte eje con el generador,aprovec#ndose la energ


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C$%&RES$RES DE RECIC'$ $ &$R ETA&AS

Compresores de gases

Los compresores son mquinas especialmente diseadas y construidas paraaumentar la presin en los gases' Lo ms com&n es que se comprima aire, pero

en la industria es frecuente la necesidad de comprimir otros gases'urante la compresin casi todos los gases generan calor, si la compresin esrpida este calor se traduce en un aumento notable de la temperatura del gas'La temperatura 2nal del gas al comprimirse depende de la relacin decompresin, es decir la relacin entre la presin 2nal despus de comprimido yla presin inicial del gas antes de la compresin, y de la rapide1 de lacompresin' 5na compresin lenta, dar tiempo a que el calor generado puedadisiparse y el incremento de temperatura casi no puede notarse'

ste fenmeno del calentamiento, reviste especial importancia cuando secomprimen gases que pueden descomponerse con la temperatura, para los

cuales puede, #asta sobrevenir una e/plosin'uando la presin 2nal que quiere lograrse es muy alta, la compresin sereali1a en varias etapas, con el consecuente enfriamiento del gas entre lasetapas para minimi1ar el efecto del calentamiento'

Los compresores estn dotados de sistemas de enfriamiento, a 2n de mantenerel nivel de temperatura de la mquina dentro de rangos seguros, tanto para elproceso, como para la mquina misma'

uando se comprimen gases muy o/idantes como el o/


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l propio vac


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uando los tornillos giran, apresan el gas contenido entre las roscas y el cuerpoen el lado de la succin y lo dirigen en la direccin del avance de la rosca parasalir for1adamente por el otro e/tremo'

;ara mejorar la #ermeticidad de estas mquinas es prctica com&n el uso deuna niebla de aceite inyectada en la entrada del gas, este aceite es luego

separado del gas en la 1ona de alta presin con el uso de 2ltros especiales'

Compresores de ()"ice! Los compresores de #lice se usan para lamanipulacin de grandes vol&menes de gases a relativas bajas presionessiendo mquinas que #acen el trabajo contrario de las turbinas' 5na aplicacint


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