Turbina de Gas
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INSTITUTO TECNOLÓGICO SALINA CRUZ
INGENIERÍA MECÁNICA VII B1
MAQS. DE FLUIDOS COMPRESIBLES
CICLO BRAYTON
TURBINA DE GAS
SALINA CRUZ, OAX.; OCTUBRE 2015
Ciclos Termodinámicos
Los ciclos termodinámicos son una sucesión de procesos que cumplen un ciclo en la cual una sustancia sufre una serie de cambios de estado con la finalidad de hacer disponible ciertos efectos energéticos útiles.
Los ciclos termodinámicos se clasifican como:
CICLO BRAYTONEl ciclo Brayton, también conocido como ciclo Joule o ciclo Froude, es un ciclo termodinámico consistente, en su forma más sencilla, en una etapa de compresión adiabática, una etapa de calentamiento isobárico y una expansión adiabática de un fluido termodinámico compresible. Es uno de los ciclos termodinámicos de más amplia aplicación, al ser la base del motor de turbina de gas, por lo que el producto del ciclo puede ir desde un trabajo mecánico que se emplee para la producción de energía eléctrica o algún otro aprovechamiento –caso de las industrias de generación eléctrica y de algunos motores terrestres o marinos, respectivamente–, hasta la generación de un empuje en un aerorreactor.
HISTORIA DE LAS TURBINAS DE GAS
COMPORTAMIENTO DEL FLUIDO EN LA TURBINA DE GAS
REPRESENTACION DEL FLUIDO EN LA TURBINA DE GAS
EVOLUCIÓN DEL RENDIMIENTO TÉRMICO
Turbinas con ciclo simpleTurbina Generación de energía
(MW)combustible Eficiencia (%) Velocidad de la turbina (rpm)
SGT-100 5.4 Gas natural 31 17,384
SGT-200 6.75 Gas natural 31.5 11,053
SGT-300 7.90 Gas natural 30.6 14,010
SGT-400 12.90 Gas natural 34.8 9,500
SGT-500 19.10 Gas natural 33.8 3,600
SGT-600 24.77 Gas natural 34.2 7,700
SGT-700 31.21 Gas natural 36.4 6,500
SGT-750 35.93 Gas natural 38.7 6,100
SGT-800 47 Gas natural 37.5 6,608
TURBOSINAEs una mezcla de hidrocarburos parafínicos y aromáticos, que se obtienen del petróleo. Se utiliza como combustible en motores de aviación a turbina.
Este tipo de combustible tiene como característica que su peso específico a 20°C oscila entre los 0.772 a 0.837 kg/l y su temperatura de inflamación es de 38°C mínimo y la de congelación -47°C máximo (NOM-086-SEMARNAT-SENER-SCFI-200511).
La turbosina es muy similar al keroseno (destilado número 2 del petróleo) y puede ser adecuadamente representada por el n-decano (C10H22). Éste es un alcano alifático (hidrocarburo saturado), por lo que, sólo está formado por átomos de carbono e hidrógeno. La formula general de los alcanos alifáticos es CnH2n+2.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA TURBINA DE GAS
VENTAJAS DESVENTAJAS
Muy buena relación potencia vs potencia y tamaño.
Bajo costo de instalación. Rápida puesta en servicio. Al ser maquina rotante, el equilibrado de la
misma es prácticamente perfecto y simple. Menos piezas en movimiento. Menores perdidas por rozamiento al tener
menos piezas en movimiento. Sistema de lubricación más simple. Bajas presiones de trabajo. El proceso de combustión es continuo y a
presión cte. Pocos componentes No necesitan agua.
Bajo rendimiento térmico (alto consumo especifico de combustible) debido a:Alta perdida de calor al ambiente que se
traduce por la alta temperatura de salida de los gases de escape por la chimenea, entre 495°C a 560°C.
Gran parte de la potencia generada por la turbina es demandada por el compresor axial, en el orden de las ¾ partes, o sea un 75% de la potencia.
APLICACIONES
SOBREALIMENTACIÓN DE MOTORES Y
CALDERAS
CICLO COMBINADO TURBINA DE VAPOR Y
TURBINA DE GAS
TURBINA DE GAS PARA GENERACIÓN
DE ENERGÍA
TURBINA DE GAS PARA LA
PRODUCCIÓN DE VIENTO
TURBINA DE GAS PARA LA
PRODUCCIÓN SIMULTÁNEA DE ENERGÍA Y AIRE
COMPRIMIDO
La SGT5-8000 H, la turbina de gas refrigerada por aire de mayor rendimiento del mundo.
CARACTERÍSTICAS:
longitud de 13,2 m de flanco a flanco y 5 m de ancha
un peso de 440 toneladas
una potencia de 340 MW en ciclo simple
530 MW en ciclo combinado
una eficiencia superior al 60%
una reducción de unas 40.000 toneladas de CO2.
(supone el desarrollo en potencia de 13 motores de avión. )