TURBINAS La Cámara de Combustión

La Cámara de Combustión
El calor se introduce en las turbinas de gas a través de la cámara de combustión. Esta cámara recibe el aire comprimido proveniente del compresor y lo envía a una elevada temperatura hacia la turbina expansora, idealmente sin pérdida de presión. De esta forma, la cámara de combustión es un calentador de aire donde el combustible, mezclado con mucha mayor cantidad de aire que lo que correspondería a una mezcla estequiométrica aire-gas. Existen varios tipos de cámaras de combustión, pero en general pueden agruparse en tres categorías: las anulares, las tuboanulares y las tipo silo.

La cámara de combustión anular
La cámara de combustión anular es la solución adoptada principalmente por Alstom y Siemens para sus turbinas industriales, y en general, es la que suelen implementar la práctica totalidad de las turbinas aeroderivadas.

Cámara de combustión anular.

Esta disposición supone que existe una única cámara en forma de anillo que rodea al eje del compresor-turbina; dicha cámara consta de un solo tubo de llama, también anular, y una serie de inyectores o quemadores, cuyo número puede oscilar entre 12 y 25 repartidos a lo lardo de todo la circunferencia que describe la cámara.

El aire entra en el espacio entre el interior de la cámara a través de los diferentes huecos y ranuras por simple presión diferencial. El diseño de estos huecos y ranuras divide la cámara en diferentes zonas, para facilitar la estabilidad de llama, la combustión, la dilución y para crear una fina capa de enfriamiento en las paredes de ésta.

Cámaras de combustión tuboanulares
Las cámaras de combustión tuboanulares están formadas por grupos de cámaras tubulares que se montan en el interior de un cilindro. Este diseño trata de combinar las virtudes de los anteriores buscando la robustez de las tubulares combinada con la compacidad de las anulares.

 

Cámaras de combustión tuboanulares.

Es frecuente encontrar entre seis y diez cámaras tubulares ensambladas en el interior de la envolvente anular.
El flujo de aire puede ser directo o inverso dependiendo de la aplicación. En este tipo de cámara de combustión se requiere una mayor cantidad de aire de refrigeración que en las tubulares y las anulares ya que la superficie del quemador es mayor.
El flujo de gases en estos equipos es más estable que en las anulares debido a que cada zona del anillo tiene su propia tobera y en consecuencia una primera zona independiente de las demás.

Camaras de combustión o tubulares
Las cámaras de combustión tubulares tienen forma cilíndrica y están montadas de manera concéntrica en el interior de otro cilindro. Las principales ventajas que presentan son su simplicidad, su fácil diseño y su fácil acceso.

Cámaras de combustión tubulares.

Como problema presentan que son grandes y pesadas en comparación a otros tipos de cámara de combustión y por ello su aplicación está relegada únicamente a la industria.

Cámaras de combustión tipo Silo
Este tipo de turbinas tienen la cámara de combustión fuera del eje que une la turbina y el compresor, puesto en la parte superior, los inyectores se instalan atravesando el techo superior de la cámara, y los gases de escape llegan a la turbina de expansión por una abertura inferior conectada a ésta, son turbinas que por ahora se utilizan para combustibles experimentales como el hidrógeno.

Cámara de combustión tipo silo.

______________________________________________________________________________________

ENTRADAS RELACIONADAS

• LAS TURBINAS DE GAS
• TURBINAS Álabes
• TURBINAS Tipos de Turbinas de Gas
• TURBORREACTORES Introducción
• Turbinas Partes Principales 

_____________________________________________________________________________________

FUENTES:

M.J.D.

http://www.turbinasdegas.com/camara-de-combustion

  APONTE-HERRERA-HIDALGO-MAZA- "Turbina de gas"

Turbina de gas Funcionamiento básico.

TURBINAS DE GAS

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.

Ejemplo de turbina de gas acoplada a un generador de electricidad.

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

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 ,por última instancia, moverá una turbina aciplada a un eje si es un turborreactor o producirá empuje puro si es un turborreactor.

Las pérdidas de energía se desprenden en forma de calor que es necesario evacuar del sistema.

______________________________________________________________________________________

ENTRADAS RELACIONADAS

• LAS TURBINAS DE GAS
• TURBINAS Álabes
• TURBINAS Tipos de Turbinas de Gas
• TURBORREACTORES Introducción
• Turbinas Partes Principales 
• TURBINAS Tipos de Turbinas de Gas
• TURBORREACTORES Introducción

_____________________________________________________________________________________

FUENTES:

http://www.turbinasdegas.com/principios-de-funcionamiento

TURBINAS Tipos de Turbinas de Gas

Hay distintos tipos de clasificación de las turbinas de gas o turbomotores.
Aquí transcribo desde un artículo de www.turbinasdegas.com, una de las clasificaciones mas usadas para el estudio de este tipo de motores térmicos.

💡Tipos de Turbinas de Gas
Las turbinas de gas son equipos capaces de transformar la energía química contenida en un combustible en energía mecánica, ya sea para su aprovechamiento energético o como fuerza de impulso de aviones, automóviles o barcos. En este artículo prestaremos atención a su papel como productor comercial de electricidad., ya sea de forma independiente, en cogeneración junto con turbinas de vapor, o en diseños híbridos con otras tecnologías renovables.

Pueden clasificarse según el origen de su desarrollo, por el diseño de su cámara de combustión y por su número de ejes.

👉Turbina de gas aeroderivadas: Provienen del diseño de turbinas de para fines aeronáuticos, pero adaptadas a la producción de energía eléctrica en plantas industriales o como micro turbinas. Sus principales características son su gran fiabilidad y su alta relación potencia/peso, además cuentan con una gran versatilidad de operación y su arranque no es una operación tan crítica como en otros tipos de turbinas de gas. Pueden alcanzar potencias de hasta 50 MW, moviendo los gases a una gran velocidad, pero bajo caudal. Su compacto diseño facilita las operaciones de sustitución y mantenimiento, lo que hace viable que se lleven acabo revisiones completas en menores intervalos de tiempo.

General Electric LM 2500 aeroderivada

👉Turbina de gas industriales: La evolución de su diseño se ha orientado siempre a la producción de electricidad, buscándose grandes potencias y largos periodos de operación a máxima carga sin paradas ni arranques continuos.
Su potencia de diseño puede llegar a los 500 MW, moviendo grandes cantidades de aire a bajas velocidades, que pueden aprovecharse en posteriores aplicaciones de cogeneración. Su mantenimiento debe realizarse in si-tu debido a su gran tamaño y peso, buscándose alargar lo más posible en el tiempo las revisiones completas del equipo.

Turbina de gas industrial Siemens

👉Turbina de cámara de combustión tipo silo: En estos diseños la cámara aparece dispuesta sobre la parte superior de la turbina. Los inyectores se instalan atravesando el techo superior de la cámara, y los gases de escape llegan a la turbina de expansión por una abertura inferior conectada a ésta. Su diseño no está muy expandido, y se restringe a turbinas de H2 y otros combustibles experimentales.

👉Turbina de cámara de combustión tubular: el aire procedente del compresor se divide en una serie de corrientes separados, cada una de las cuales alimenta a una cámara de combustión. Estas cámaras se encuentran espaciadas alrededor del eje del que une el compresor y la turbina y esta alimentado por su propio chorro de combustible que procede de una línea de alimentación común.

👉Turbina de cámara de combustión anular: En este caso la cámara consiste en un cilindro orientado axialmente instalado alrededor del eje. Tiene un único tubo de llama y entre 15 y 20 inyectores. Consiguen una buena refrigeración de los gases de combustión y bajas perdidas de carga, aunque su distribución de temperaturas y mezcla combustible/comburente es menos uniforme que en cámaras tuboanulares. Este diseño se utiliza por los fabricantes Alstom y Siemens, y en general en turbinas aeroderivadas.

.

👉Turbina de cámara de combustión tubo anular: Una serie de tubos distribuidos alrededor del eje de forma uniforme conforman este diseño de cámara de combustión. Cada una posee un único inyector y bujía. Tienen mejor resistencia estructural que las anulares, pero menor rendimiento y mayor peso. Además si una de ellas deja de funcionar y no es detectado, pueden producirse grandes diferencias de temperaturas en la estructura. La pieza de transición, que es la que recoge todos los gases de combustión para dirigirlos a la turbina de expansión, es una parte delicada de la instalación. Esta tecnología es utilizada en sus diseños por Mitshubishi y General Electric.

  

👉Turbina monoeje: El compresor, turbina de expansión y generador giran de forma solidaria con un único eje de rotación. La velocidad de giro es en la inmensa mayoría de los casos de 3000 rpm, forzado por la frecuencia que debe tener el rotor del generador eléctrico al verter a la red general (50 Hz). Es el diseño usual en las grandes turbinas comerciales de generación eléctrica.

👉Turbina multieje: La turbina de expansión se encuentra dividida en 2 secciones, la primera o turbina de alta presión, se encuentra unida al compresor axial al que proporciona la potencia necesaria para su funcionamiento. La segunda sección comparte eje con el generador, aprovechándose la energía transmitida en la generación de electricidad. Esta tecnología es utilizada en aeroderivadas y turbinas de pequeña potencia, y ofrece un mejor comportamiento frente a variaciones de carga.

______________________________________________________________________________________

ENTRADAS RELACIONADAS

• LAS TURBINAS DE GAS
• TURBINAS Álabes
• TURBINAS Tipos de Turbinas de Gas
• TURBORREACTORES Introducción
• Turbinas Partes Principales 
• TURBINAS Tipos de Turbinas de Gas
• TURBORREACTORES Introducción

____________________________________________________________________________________

FUENTES:

http://www.turbinasdegas.com/tipos-de-turbinas-de-gas

  APONTE-HERRERA-HIDALGO-MAZA- "Turbina de gas"