Una turbina de gas es un motor térmico rotativo de flujo continuo que se caracteriza por presentar una baja relación peso potencia y una velocidad de giro muy elevada.
La elevada velocidad de giro, que en función del tamaño puede llegar a alcanzar valores de hasta 40000 revoluciones por minuto, orienta su utilización a una unidad de generación de gases con elevada entalpía que puede utilizarse para propulsión a reacción o puede ser la encargada de accionar una turbina de potencia acoplada a un eje, en la que puede acoplarse cualquier tipo de carga.
De este modo la turbina de gas está formada por dos elementos principales:
· El generador de gases
· La unidad generadora de potencia
El generador de gases esta formado a su vez por uno o varios compresores, la cámara de combustión, donde se mezclará el combustible con el aire y donde tendrá lugar la combustión, y finalmente ala o las turbinas de expansión de gases, que este caso sólo obtendrán la potencia necesaria para mover los compresores.
La unidad generadora de potencia es donde se obtendrá la potencia útil de la máquina, dependiendo de la aplicación, será otra turbina de expansión de gases, o bien, una tobera de propulsión.
En la actualidad, la turbina de gas se utiliza ampliamente, pues es capaz de desarrollar muy elevadas potencias con un tamaño y peso contenidos, aunque sin obtenerse rendimientos muy elevados, del orden del 25% como valores máximos.
Las turbinas de gas orientadas a la propulsión de reacción se implementan en la gran mayoría de aviones comerciales y militares, mientras que las turbinas de gas orientadas a la generación de trabajo en un eje también se han utilizado en buques, trenes, tanques, autobuses, camiones y coches y en los compresores de los gasoductos, pero tienen la utilización prioritaria como generadores de energía eléctrica, bien sea para cubrir las puntas de demanda, gracias a su moderada velocidad de puesta en marcha, bien sea en ciclo combinado con una turbina de vapor para cubrir demandas medianas y con un elevado rendimiento u otras configuraciones de cogeneración en las que existe un proceso de elevada necesidad de calor, de modo que el gran caudal de gases de escape, una vez aprovechado en la turbina de potencia, e utiliza para la producción de vapor o el secado de un determinado proceso industrial.
| Autor | Jeff Dahl, Spanish translation by Xavigivax |
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Los orígenes de la turbina de gas se remonta a muchos años antes de que el desarrollo tecnológico tanto de materiales como de procesos industriales, permitiera su correcta implantación. Las limitaciones esenciales provienen de las altas temperaturas de trabajo de los materiales y el correcto equilibrio y articulación del rotor, por el elevado régimen de giro del mismo.
La primera patente de una turbina de gas la obtiene en1971 John Barber, pero no es hasta el año 1900 cuando se construye la primera turbina de gas que funcionó realmente, y que fue diseñada en Francia por Stolze, aunque los resultados obtenidos fueron decepcionantes. La aportación de diversos científicos, como Frank Whittle, permitió que en 1939 se construyese el primer avión del mundo propulsado por una turbina de gas, el avión alemán He 178, año en el que también se implemento la primera turbina de gas para la producción de energía eléctrica.
Durante la Segunda Guerra Mundial se constató la idoneidad de las turbinas de gas para la propulsión a reacción, aunque el incipiente grado de desarrollo tecnológico y las restricciones de fondos y materiales propios de una guerra impidieron una implantación masiva. De forma paralela al desarrollo de las turbinas orientadas a la propulsión a reacción, se fueron desarrollando las turbinas de generación de trabajo en eje, orientadas tanto a la generación como a la propulsión.
Desde los inicios hasta la actualidad se han ido mejorando los desarrollos de turbinas para mejorar los materiales, reducir la temperatura de la turbina, obtener los mejores combustibles y mejorar los componentes del ciclo. Se han obtenido mayores prestaciones, fiabilidad y economía, siendo la solución en aquellas aplicaciones de propulsión de elevada potencia y relación peso/potencia y volumen/potencia baja, y en aquellas instalaciones de cogeneración en las que se requiere un elevado caudal de gas de escape.
TIPOS DE TURBINAS DE GAS.
Existen múltiples criterios de clasificación de las turbinas de gas, los más importantes de los cuales son:
· Tipo de ciclo termodinámico
· Modo de aportación de energía
· Disposiciones mecánicas
· Tipo de aplicación de la turbina de gas
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Estracto del libro Máquina térmicas motoras, Aut. Jesús Andrés Álvarez Flóres, ed., Ismael Callejón Agramunt, ed., Alfaomega.
