El funcionamiento de una turbina de gas, paso a paso

Summary

La turbina de gas es una máquina térmica que convierte la energía química de un combustible en mecánica, usualmente disponible en un eje para conectar generadores, compresores, bombas o helicópteros. Ofrece ventajas como bajo peso y volumen, flexibilidad de operación y alta fiabilidad. Aunque su rendimiento es inferior a algunos motores alternativos, su simplicidad en diseño y ausencia de movimientos alternativos reduce problemas de equilibrio y consumos de lubricantes. Las turbinas de gas han evolucionado desde su uso en la aeronáutica hasta la generación de energía eléctrica y ciclos combinados, siendo fáciles de entender y mantener para técnicos de operación y mantenimiento.

Takeaways

• 🔧 Una turbina de gas es una máquina térmica que convierte energía química en energía mecánica.
• 🔗 La energía mecánica producida puede ser utilizada para conectar un generador eléctrico, compresor, bomba o hélice de un barco.
• 🔥 Puede utilizar varios combustibles, incluyendo queroseno, gasóleo y, principalmente, gas natural.
• 🌀 El aire se eleva en presión y temperatura antes de pasar a través de la turbina en su estado gaseoso.
• ⚙️ Las turbinas de gas son turbomáquinas que pertenecen al grupo de máquinas térmicas generadoras, con una amplia gama de potencias.
• 🏗️ Sus ventajas incluyen un bajo peso y volumen en relación a su potencia, y una operación flexible.
• 🚀 Su uso en generación de electricidad y propulsión de buques y aviones está en aumento.
• 🔄 Carecer de movimientos alternativos y rozamientos reduce problemas de equilibrado y consumos de lubricante.
• 🌡️ Requieren menos refrigeración en comparación con turbinas de vapor, facilitando la instalación.
• ⏱️ Poseen baja inercia térmica, lo que permite alcanzar rápidamente su carga plena.
• 🛠️ Ofrecen un mantenimiento sencillo y alta fiabilidad, con posibilidades de alta disponibilidad y rendimiento.

Q & A

¿Qué es una turbina de gas?

Una turbina de gas es una máquina térmica que transforma la energía química contenida en un combustible en energía mecánica, que luego se puede utilizar para conectar un generador eléctrico, compresor, bomba o hélice de un barco.

¿Qué tipos de combustibles pueden utilizarse en una turbina de gas?

Una turbina de gas puede utilizar combustibles líquidos como queroseno o gasóleo, pero su combustible más habitual es el gas natural.

¿Cómo se relaciona la turbina de gas con el aire?

El aire entra en la turbina de gas, donde pasa por un proceso de elevación de presión y temperatura antes de convertirse en un fluido gaseoso que se mueve a través de la turbina.

¿Cuál es el rango de potencia de las turbinas de gas?

Las turbinas de gas operan en una amplia gama de potencias, desde microturbinas de 5 kilovatios hasta turbinas de hasta 500 megavatios en los últimos desarrollos.

¿Cuáles son las ventajas principales de las turbinas de gas en términos de peso y volumen?

Las turbinas de gas tienen un pequeño peso y volumen en relación a su potencia, y ofrecen una gran flexibilidad en su operación, lo que las hace ideales para aplicaciones específicas como la generación de electricidad o la propulsión de buques y aviones.

¿Por qué las turbinas de gas son preferibles a los motores alternativos en términos de mantenimiento?

Las turbinas de gas presentan menos problemas de equilibrado y menores consumos de aceite lubricante debido a la ausencia de movimientos alternativos y rozamientos entre superficies sólidas.

¿Qué ventajas ofrecen las turbinas de gas en comparación con las turbinas de vapor en términos de refrigeración y tiempo de carga?

Las turbinas de gas tienen pocas necesidades de refrigeración y una baja inercia térmica, lo que les permite alcanzar su plena carga en periodos de tiempo muy cortos, facilitando su instalación y adaptación a variaciones de carga rápida.

¿Cuáles son las ventajas adicionales de las turbinas de gas en términos de mantenimiento y fiabilidad?

Las turbinas de gas ofrecen un mantenimiento sencillo y una elevada fiabilidad debido a la reducción de las necesidades de lubricación y refrigeración, y la ausencia de movimientos alternativos.

¿Cuál es el rendimiento típico de una turbina de gas y cómo se compara con otros motores?

El rendimiento de una turbina de gas suele estar entre el 30% y el 40%, lo que es inferior en comparación con los motores alternativos diesel que pueden alcanzar el 50% de rendimiento o con las turbinas de vapor, que suelen tener un rendimiento del 40%.

¿Qué elementos componen una turbina de gas y qué función desempeñan?

Una turbina de gas está compuesta por filtros de aire de admisión, compresor, sistema de aporte de calor al fluido, elemento expansor o turbina propiamente dicha, escape rotor, carcasa, cojinetes y rodamientos, y sistemas auxiliares, cada uno con una función específica en el proceso de energía.

¿Cómo se han adaptado las turbinas de gas para la generación de energía eléctrica y cómo han influido en el mercado?

Las turbinas de gas se han adaptado para la generación de energía eléctrica, desarrollando modelos específicos que se ajustan a las exigencias del mercado. La posibilidad de aprovechar el calor de los gases de escape ha provocado una revolución en el mercado, donde antes predominaban las turbinas de vapor.