Fundamentos turbINAS A
Fundamentos turbINAS A
Fundamentos turbINAS A
• Principios Termodinámicos –
qr
Trabajo útil específico Wt = qs − qr = qs (1 − )
qs
Wt qr
Rendimiento Térmico ηth = = 1−
qs qs
Donde:
• qs es el calor suministrado
• qr es el calor extraído
Fundamentos Termodinámicos
dq
De la Termodinámica conocemos que: 1) ∫ T = 0 (ciclos reversibles)
Donde “dq” es la cantidad de calor transferido a la temperatura “T”
De 1) y 2) tenemos que:
qs qr Tmr Tmr
= Wt = qs (1 − ) ηth = 1 −
Tms Tmr Tms Tms
Conclusión:
Para lograr la mejor eficiencia Térmica la Energía debe ser
suministrada tan alta como se pueda y extraida a una
temperatura tan baja como se pueda.
Ciclo de Brayton
El ciclo de la turbina de gas ideal consta de 4 procesos:
1. COMPRESIÓN ADIABÁTICA
2. COMBUSTION ISOBÁRICA
3. EXPANSIÓN ADIABÁTICA
4. CIERRE DEL CICLO (POR ATMOSFERA) ISOBÁRICA
P T 3
Limite Sup. X
2 3 Temp
2 4
Patm 1 4 1
V S
• Fluido de Trabajo: gases de comustión
• Combustión: Interna
• Potencia de la turbina limitada por T3, afecta el material de los álabes (deben
soportar altos esfuerzos a altas temperaturas )
Ciclo Ideal
Qs = h3 – h2 = Cp23 (T3-T2)
Qr = h4 – h1 = Cp41 (T4-T1)
T4 − T1
Para gases ideales Cp23= Cp41= Cp=cte η = 1−
T3 − T2
k −1
Si rp=p2/p1 y
T2 ⎛ p2 ⎞
k −1
k
= ⎜⎜ ⎟⎟ = rp
k
k=cp/cv=cte (para gases ideales)
T1 ⎝ p1 ⎠
y recordando que en procesos adiabáticos
T4 − T1 T1
=
Y recordando que p2=p3 y p1=p4 nos queda que T3 − T2 T2
Y por lo tanto
El rendimiento aumenta si:
T1 1
η = 1− = 1− k −1
1. T2 aumenta
T2 k 2. Rp aumenta
rp
k −1 ⎛ ⎞ 3. T1 disminuye
⎜ 1 ⎟
wt = t − rp k
⎜ 1 − k −1 ⎟
⎜ rp k ⎟
⎝ ⎠
Ciclo Ideal
CURVAS DE PERFOMANCE
wt
Ciclos Abiertos
Single Shaft
COMBUSTIBLE
2 3
CAMARA
COMBUSTION
COMPRESOR TURBINA
POTENCIA
1 4
CARACTERÍSTICAS:
•Compresor y turbina sobre mismo eje
• Unido directamente a las carga mecánica
COMBUSTIBLE 4
2 3
CAMARA
COMBUSTION
POTENCIA
TURBINA
TURBINA
COMPRESOR PRODUCCION
DE
DE GASES
POTENCIA
1
CARACTERÍSTICAS:
• Estos Ciclos constan de un generador de gas (separado
mecánicamente) unido dinamicmanete a través del fluido.
• Permite que las turbinas operen a dist. Velocidades y
poder obtener la mejor eficiencia.
• Utilizados generalmente para accionar compresores de gas
y bombas.
Ciclos Abiertos
Twin Shaft COMBUSTIBLE
2 3 CAMARA
COMBUSTION
4 5
POTENCIA
CARACTERÍSTICAS:
• Esta configuración permite mejorar la eficiencia por medio
de la optimización de las secciones de alta baja presión de
del ciclo.
Turbinas a Gas
GE-LM2500
GE-LM2500+
Elementos De Las Turbinas a Gas
GE-LM 6000
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GE10
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Turbinas a Gas
Turbinas a Gas
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COMPRESOR
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CÁMARA COMBUSTION
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CÁMARA COMBUSTION
Steam or
water
Air
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TURBINA
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TURBINA