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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.
-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 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 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.
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