SMART TRAINING, EVALUACIÓN DE CENTRALES DE C.C.: TEMA 2, LA TURBINA DE GAS

RENOVETEC

20 Jan 201717:17

Summary

TLDREl video explica el funcionamiento de una turbina de gas, destacando sus componentes principales: el compresor, la cámara de combustión y la turbina de expansión. La turbina de gas eleva la presión y temperatura del aire mediante la combustión de un combustible, convirtiendo la energía potencial del gas en energía cinética para mover un rotor y generar energía mecánica. También se mencionan diferentes tipos de turbinas, como aeroderivadas e industriales, y la importancia de los sistemas auxiliares para su correcto funcionamiento, como el control, la lubricación y la refrigeración.

Takeaways

🔧 La turbina de gas es una máquina térmica clave en las centrales de ciclo combinado.
💨 La turbina de gas eleva la presión del aire en un compresor, lo que también aumenta su temperatura.
🔥 El combustible se utiliza para aumentar la temperatura del aire comprimido en la cámara de combustión.
🔄 La energía potencial del gas caliente se convierte en energía cinética que mueve un rotor para generar energía mecánica rotativa.
🏭 Existen dos tipos principales de turbinas de gas: aeroderivadas (provenientes de la aviación) e industriales (más grandes y robustas).
🔩 La turbina está formada por tres componentes principales: compresor, cámara de combustión y turbina de expansión.
⚙️ Hay diferentes configuraciones de turbinas según el número de ejes: uno o dos ejes que giran a distintas velocidades.
🛠️ Existen varios tipos de cámaras de combustión: anulares, tubo-anulares y tipo silo.
🌀 El aire comprimido es necesario para refrigerar los álabes de la turbina que no soportan temperaturas extremadamente altas.
📊 Las turbinas de gas tienen componentes principales (compresor, cámara de combustión, turbina) y auxiliares (sistema de aire, lubricación, control y seguridad).

Q & A

¿Qué es una turbina de gas y cuál es su función principal en una central de ciclo combinado?
-Una turbina de gas es una máquina térmica que convierte la energía del gas caliente en energía cinética y luego en energía mecánica rotativa. Su función principal en una central de ciclo combinado es accionar un generador eléctrico mediante la conversión de energía térmica en energía eléctrica.
¿Cómo se eleva la presión del aire en una turbina de gas?
-La presión del aire se eleva en un compresor. Al aumentar la presión del aire, también se incrementa su temperatura. Posteriormente, se añade un combustible para aumentar aún más la temperatura antes de la expansión del gas.
¿Qué sucede con el gas caliente una vez que ha pasado por la cámara de combustión?
-El gas caliente, que ha aumentado su temperatura debido a la combustión del combustible, se expande en la turbina de expansión. Durante esta expansión, la energía potencial del gas se convierte en energía cinética, la cual luego impulsa un rotor, generando energía mecánica.
¿Cuáles son los principales componentes de una turbina de gas?
-Los principales componentes de una turbina de gas son el compresor, la cámara de combustión y la turbina de expansión. Además, estos elementos están formados por un rotor y una carcasa.
¿Qué tipos de turbinas de gas existen según su origen?
-Existen dos tipos de turbinas de gas según su origen: las aeroderivadas, que provienen del mundo aeronáutico y se han adaptado para generar electricidad, y las industriales, que están diseñadas específicamente para uso terrestre, con un diseño más grande y robusto.
¿Cuáles son los diferentes tipos de cámaras de combustión en las turbinas de gas?
-Existen tres tipos principales de cámaras de combustión: las cámaras anulares, que son grandes y tienen múltiples quemadores; las cámaras tubo-anulares, que consisten en tubos separados para la combustión; y las cámaras tipo silo, que tienen una única cámara de combustión con múltiples quemadores.
¿Cuál es la diferencia entre las turbinas de un solo eje y las de múltiples ejes?
-En las turbinas de un solo eje, el compresor y la turbina giran a la misma velocidad. En las turbinas de múltiples ejes, el compresor y la turbina pueden girar a diferentes velocidades, lo que permite mayor flexibilidad y eficiencia en diferentes etapas de operación.
¿Qué es el sistema anti-icing y cuál es su función en una turbina de gas?
-El sistema anti-icing evita la congelación dentro del compresor. Funciona extrayendo parte del aire comprimido y recirculándolo a la entrada del compresor para elevar la temperatura del aire y prevenir la formación de hielo.
¿Qué materiales se utilizan en los álabes de una turbina de gas para soportar altas temperaturas?
-Los álabes de la turbina están fabricados con materiales especiales y recubrimientos cerámicos que les permiten resistir las altas temperaturas que se generan durante la expansión del gas en la turbina.
¿Qué tipo de software de mantenimiento ofrece la empresa mencionada en el video y cuál es su objetivo?
-La empresa ofrece varios tipos de software de mantenimiento, como 'Renov Free' para la gestión de mantenimiento, 'RCM 3' para implementar procesos de mantenimiento, y 'Auditech' para realizar auditorías. El objetivo de estos programas es ayudar a los responsables de instalaciones a mejorar la fiabilidad y reducir costos.

Outlines

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⚙️ Principios básicos de una turbina de gas

Este párrafo introduce la turbina de gas como una máquina térmica clave en una central de ciclo combinado. Explica los procesos fundamentales: el aire se comprime, se aumenta la presión y la temperatura mediante la combustión de un combustible, y el gas caliente resultante se expande para convertir la energía potencial en energía cinética, que a su vez hace girar un rotor, generando energía mecánica y finalmente eléctrica. También se mencionan algunos desarrollos de software de gestión de mantenimiento que ayudan a optimizar las instalaciones y auditorías.

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🔥 Tipos de turbinas de gas según su origen y diseño

Se describen los diferentes tipos de turbinas de gas según su origen (aeroderivadas e industriales) y su configuración de cámaras de combustión (anulares, tubo anulares y tipo silo). Se detallan las características de cada tipo, cómo se alimenta el aire comprimido en la cámara de combustión, y cómo los gases calientes son dirigidos hacia la turbina de expansión. También se comenta la clasificación de turbinas según el número de ejes (uno o dos), explicando las ventajas y desventajas de cada configuración, destacando la eficiencia y rendimiento según la aplicación.

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🔧 Componentes principales y auxiliares de una turbina de gas

Aquí se detallan los elementos principales de una turbina de gas, que incluyen el compresor, la cámara de combustión, y la turbina de expansión, junto con sus dos partes clave: el rotor y la carcasa. Además, se describen los componentes auxiliares como el sistema de admisión de aire, el sistema de control, el sistema de lubricación de cojinetes, y sistemas de seguridad como el sistema contra incendios. Se enfatiza la importancia de estos elementos para asegurar la eficiencia y la seguridad del funcionamiento de la turbina.

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🔩 Desglose técnico de los sistemas y configuraciones de las turbinas de gas

Se explora en detalle la estructura y diseño interno de una turbina de gas, usando como ejemplo el modelo GT26. Se describen los sistemas de compresión y expansión del aire, las cámaras de combustión, los alabes de las turbinas, y los sistemas de refrigeración y lubricación necesarios para mantener la operatividad en condiciones de alta temperatura. También se explica cómo se protegen los cojinetes y cómo los gases calientes son gestionados para evitar sobrecalentamiento y daños.

Mindmap

Keywords

💡Turbina de gas

La turbina de gas es el componente principal de una central de ciclo combinado. Funciona como una máquina térmica que convierte la energía del gas caliente en energía mecánica rotativa. En el video, se explica que la turbina de gas aumenta la presión y temperatura del aire mediante la combustión de un combustible, lo que provoca una expansión de los gases para mover un rotor.

💡Compresor

El compresor es el primer componente clave de una turbina de gas. Su función es aumentar la presión del aire antes de que entre en la cámara de combustión. En el video, se menciona que al comprimir el aire, también se incrementa su temperatura, lo que es esencial para el proceso de combustión que ocurre más adelante.

💡Cámara de combustión

La cámara de combustión es donde se libera la energía del combustible mediante el proceso de combustión. El aire comprimido se mezcla con el combustible, lo que eleva la temperatura del gas, generando una expansión que será aprovechada en la turbina de expansión. Se describen varios tipos de cámaras de combustión en el video, como anulares y tipo silo.

💡Turbina de expansión

La turbina de expansión convierte la energía potencial de los gases calientes en energía cinética, que luego se transfiere a un rotor para generar energía mecánica. Este componente es clave en el ciclo de una turbina de gas, ya que es el que finalmente produce la energía utilizada para mover el generador eléctrico.

💡Ciclo combinado

El ciclo combinado es un tipo de central eléctrica que utiliza tanto turbinas de gas como turbinas de vapor para generar electricidad de manera más eficiente. El video explica que las turbinas de gas forman parte integral de estas plantas, donde los gases residuales de la turbina de gas pueden ser reutilizados en un ciclo de vapor para generar más energía.

💡Eje

El eje es el componente que conecta el compresor, la turbina de expansión y el generador. El video menciona turbinas de gas con uno o más ejes, donde cada eje puede girar a diferentes velocidades según su función, lo que es común en turbinas aeroderivadas.

💡Aeroderivadas

Las turbinas aeroderivadas provienen del sector aeronáutico y son más compactas que las industriales. Estas turbinas se utilizan comúnmente en centrales eléctricas debido a su capacidad de operar a velocidades constantes y alta eficiencia. El video menciona la LM 2500 de General Electric como un ejemplo de turbina aeroderivada.

💡Turbina industrial

Las turbinas industriales están diseñadas para instalaciones en tierra, y aunque son más grandes y menos compactas que las aeroderivadas, su diseño robusto las hace ideales para uso prolongado en centrales eléctricas. El video compara su rendimiento y tamaño con el de las turbinas aeroderivadas.

💡Álabes

Los álabes son las piezas que forman parte de la turbina y que permiten la expansión y aceleración de los gases, generando así energía mecánica. En el video, se explica que los álabes deben estar recubiertos de materiales especiales, como cerámicas, para soportar las altas temperaturas generadas en la turbina.

💡Refrigeración de álabes

La refrigeración de álabes es crucial en las turbinas de gas, especialmente cuando las temperaturas superan los 800°C. El video menciona que se extrae aire del compresor para enfriar los álabes, protegiéndolos de los daños por calor y asegurando su funcionamiento óptimo en la turbina de expansión.

Highlights

La turbina de gas es una máquina térmica que eleva la presión del aire y lo comprime para aumentar su temperatura, lo que es esencial para su funcionamiento.

El aumento de la temperatura del aire en la turbina de gas se logra al añadir combustible, lo que permite la combustión y la expansión de los gases.

La energía cinética generada por la expansión de los gases en la turbina se convierte en energía mecánica rotativa que acciona un generador eléctrico.

Existen dos tipos principales de turbinas de gas según su origen: aeroderivadas e industriales, cada una con características específicas en su diseño y rendimiento.

Las turbinas aeroderivadas son más compactas y eficientes, derivadas del mundo aeronáutico, mientras que las industriales son más robustas pero menos eficientes.

Existen tres tipos principales de cámaras de combustión en las turbinas de gas: anular, tubo-anular y silo, con variaciones en su estructura y funcionamiento.

Dependiendo del número de ejes, las turbinas pueden tener uno o más ejes, lo que afecta las velocidades de giro de sus componentes y su rendimiento.

Un cojinete de empuje y apoyo soporta el eje principal de la turbina, asegurando que las partes móviles y fijas funcionen correctamente.

El sistema de lubricación es crucial para el funcionamiento de los cojinetes, manteniendo una operación eficiente bajo altas temperaturas.

Los sistemas auxiliares de la turbina incluyen control, refrigeración, lubricación, ventilación y protección contra incendios.

El mantenimiento 3.0 busca mejorar la fiabilidad de las turbinas y reducir los costos de operación mediante la integración de nuevas tecnologías.

El control de la temperatura en los álabes de la turbina es esencial, especialmente cuando las temperaturas superan los 700 grados, lo que requiere sistemas de refrigeración.

Los álabes en las turbinas de gas son componentes costosos y especializados, con algunos recubiertos de materiales cerámicos para resistir el calor extremo.

Los gases de escape de la turbina salen a temperaturas elevadas, alrededor de 600 grados, lo que puede influir en la eficiencia del sistema.

La turbina LM2500, fabricada por General Electric, es una turbina aeroderivada popular con varias etapas de compresión y expansión, y es un ejemplo destacado de este tipo de tecnología.