Turbinas de Gas: Funcionamiento, Aplicaciones y Tipos - Optimización Energética

Turbina de Gas: Fundamentos y Aplicaciones

Las turbinas de gas cuentan con un compresor dinámico que incrementa la presión del aire aspirado de la atmósfera. Este aire a alta presión se dirige a la cámara de combustión, donde se mezcla y reacciona químicamente con el combustible inyectado. Los gases de combustión resultantes, a alta temperatura, se expanden a través de las toberas. Esta expansión provoca una caída de presión y un aumento significativo de la velocidad.

La masa de gas a alta velocidad impacta contra los álabes móviles de la turbina (una o varias coronas), que están unidos al eje. En este punto, la energía cinética de los gases se transforma en trabajo mecánico. Parte de este trabajo se utiliza para accionar el compresor de aire, y el resto se considera trabajo útil.

Aplicaciones de las Turbinas de Gas según sus Etapas

Las turbinas de gas tienen diversas aplicaciones, que se pueden clasificar según su función en diferentes procesos:

1. Como máquina auxiliar en el generador a vapor Velox.
2. Como elemento complementario del proceso Houdry.
3. Como elemento auxiliar del motor de combustión interna.
4. Como motor aeronáutico.
5. Como máquina primaria de generación de energía.
6. Como máquina en procesos industriales.
7. Como planta de poder para automotores.
8. Para uso en estaciones espaciales.
9. Como máquina de gran potencia y elevado consumo.

Turborreactores: Evolución y Mejoras

El diseño inicial de un turborreactor incluye un compresor axial multietapa. Este compresor se compone de una unidad de alta presión (accionada por la primera etapa de la turbina) y una unidad de baja presión (accionada por dos etapas posteriores de la turbina de gas). La evolución del diseño ha llevado a la incorporación de dos etapas de ventilador conectadas directamente al compresor de baja en la parte delantera del motor. Además, se ha añadido una etapa de baja presión a la turbina para proporcionar la potencia adicional necesaria. El resultado es un mayor caudal de aire secundario y un empuje superior.

Capacidad de Concentración de Potencia

El parámetro de la capacidad de concentración de potencia es de índole técnica. En las máquinas rotativas, el límite de este parámetro tiene un impacto económico significativo.

Rendimiento Económico y Térmico

El concepto de rendimiento térmico puede ser malinterpretado si se considera como el único objetivo de la operación. Es crucial adoptar una perspectiva técnico-económica más amplia. El rendimiento térmico es importante en la medida en que contribuye a la producción de electricidad a un costo mínimo. Al evaluar un proyecto de planta térmica generadora, se debe considerar el consumo de combustible por unidad generada. También son fundamentales las consideraciones sobre la regularidad y continuidad del servicio, las reparaciones y el costo de mantenimiento. La adopción de ciclos de alto rendimiento termodinámico y térmico efectivo, junto con las mayores cargas anuales de capital de los equipos, son factores clave para la optimización.