Turbina de Gas

Camarena Uribe Daniel Alberto 13300407

Centeno Torres Brandon Ernesto 13300421

González León Jesús Martín 13300490Ruelas Ruelas Karina Annette 13300656

Sánchez Berlanga Galilea 13300667

4E2 T/M

25 de Mayo de 2015

Introducción:

Se explicará con detalle qué es una turbina de gas, cuál es su funcionamiento y cuáles son algunas de sus aplicaciones y sus principales usos, además se conocerán algunas de las ventajas y desventajas de las mismas.

Para finalizar se realizará una serie de preguntas para el alumnado.

Antecedentes

1791: John Barber, incorporó mucho de los elementos de una turbina de gas moderna, pero usaban un compresor alternativo.

1873:

George Brayton (1830 – 1892) expone el funcionamiento del ciclo que lleva su nombre.

empleando una máquina de pistones con inyección de combustible, para luego realizarlo como ciclo abierto simple llamado turbina a gas.

Antecedentes

Fue durante la guerra de 1939 a 1945 que la turbina a gas alcanza su máxima difusión y desarrollo tecnológico.

1940: todas las máquinas térmicas de

combustión interna son del tipo alternativo: émbolo, biela y cigüeñal.

Al lograrse la fabricación de compresores rotativos de alto rendimiento, se posibilitó el desarrollo de las turbinas a gas

Desarrollo del tema:

¿Qué es una turbina de gas?Aparato de combustión interna.

Es un aparato de conversión de energía que convierte la energía almacenada en el combustible en energía mecánica útil en forma de energía rotacional.

Desarrollo del tema:

El término "gas" se refiere al aire ambiente que es absorbido y que pasa al interior de la turbina el cual es utilizado como medio de trabajo en el proceso de conversión de la energía.

Desarrollo del tema

Principios de Funcionamiento:

Una turbina de gas es un motor térmico rotativo de combustión interna, donde a partir de la energía aportada por un combustible se produce energía mecánica y se genera una importante cantidad de calor en forma de gases calientes y con un alto porcentaje de oxígeno.

La máquina sigue un ciclo abierto, puesto que se renueva continuamente el fluido que pasa a través de ella.

Desarrollo del tema

Principios de Funcionamiento: El aire es aspirado de la atmósfera y

comprimido para después pasar a la cámara de combustión, donde se mezcla con el combustible y se produce la ignición. Los gases calientes, producto de la combustión, fluyen a través de la turbina. Allí se expansionan y mueven el eje, que acciona el compresor de la turbina y el alternador.

Las pérdidas de energía se desprenden en forma de calor que hay que evacuar del sistema. Normalmente no son superiores al 3% de la energía aportada.

Desarrollo del tema

Desarrollo del tema

Desarrollo del tema

Las turbinas de gas operan bajo un ciclo termodinámico conocido como “Ciclo de Brayton”. En este ciclo el aire del exterior es comprimido, calentado y posteriormente expandido en la turbina, quedando como excedente la diferencia entre la potencia generada en ella y la que es requerida para comprimir el aire.

Desarrollo del tema

Desarrollo del tema

Tipos de turbinas de gas y aplicaciones. Derivado Aero: Diseñada originalmente para

su uso en la industria de aviación y convertido para aplicaciones industriales.

Industrial ligero: Diseñada para aplicaciones militares, marinas o industriales donde el peso es el principal factor.

Industrial pesado: Diseñada para un continuo servicio en la generación de potencia y en los sectores de energía

Desarrollo del tema

Áreas de aplicación.

Se utilizan turbinas de gas cuando se requiere una potencia alta y un peso escaso. Propulsión de aviones con motores

turborreactores y de hélice Propulsión de barcos rápidos, locomotoras

y vehículos de carga rápidos Propulsión de generadores eléctricos en

centrales energéticas Propulsión de compresores y bombas en la

extracción de gas natural y aceite

Desarrollo del tema

Ventajas. Tecnología

probada Costos de

inversión bajos Menor impacto

ambiental (dependiendo del combustible utilizado).

Alta temperatura de los gases de escape.

Desventajas. Relación

potencia eléctrica/ potencia calorífica constante

Reducción de la eficiencia bajo condiciones de operación de cargas parciales

Conclusiones

Se concluye que la turbina de gas tiene usos muy versátiles, a diferencia de la turbina de vapor que necesita un gran espacio, las de gas son más flexibles, sus ventajas son amplias y necesita menor cuidado, por lo cual es muy solicitada en la industria, tiene un ciclo fácil de comprender y puede ser en varios casos casera.

Referencias Bibliográficas

1. Bewley, P. (10 de Mayo de 2012). Braemar Adjusting. Recuperado el 23 de Mayo de 2015, de Braemar Adjusting: http://www.braemaradjusting.com/assets/images/Adjusting%20Lectures/lecture70_paulbewley_gasturbinesapplications_failuresandrootcauseanalysis_10may2012.pdf

2.- Cogenera México. (2012). Recuperado el 24 de Mayo de 2015, de http://www.cogeneramexico.org.mx/menu.php?m=78

3.- Solar Turbines. (2013). Resumen de la turbina de gas. Recuperado el 25 de Mayo de 2015, de Solar Turbines a Caterpillar Company: https://mysolar.cat.com/cda/layout?m=35442&x=9

Preguntas de Repaso

1.- ¿A qué se refiere el término gas?

R: Al aire ambiente que es absorbido.

2.- ¿De qué tipo de combustión se habla?

R: Combustión Interna

3.- ¿Qué se convierte?

R: La energía almacenada en el combustible en energía mecánica útil en forma de energía rotacional.

4.- ¿Qué tipo de ciclo sigue una turbina de gas?

R: Ciclo abierto

Preguntas de Repaso

5.-¿Cuáles son las áreas donde se aplican las turbinas de gas?

R.- Propulsión de aviones, propulsión de barcos, propulsión de generadores eléctricos, propulsión de compresores y bombas en la extracción de gas natural y aceite

6.- ¿En dónde son aplicadas las turbinas industriales ligeras?

R.- En aplicaciones militares, marinas o industriales donde el peso es el principal factor

Preguntas de Repaso

7.- Según el video, ¿cuáles son la dos ventajas principales?

R: Pequeño peso y volumen en relación a su potencia. Flexibilidad de su operación.

8.- Según el video, ¿qué es una turbina de gas?

R: Es una máquina térmica capaz de transformar la energía química contenida en un combustible en energía mecánica.

9.- ¿Cuál es el nombre del ciclo termodinámico con el que opera una turbina de gas?

R: Ciclo de Brayton