Como funciona una turbina de gas

Una turbina de gas es una turbomáquina motora que usa gas para funcionar. Explicamos qué es una turbina de gas, para qué sirve, cómo funciona y más.

¿Qué es y para qué sirve una turbina de gas?

Una turbina de gas es una turbomáquina motora que utiliza como fluido de trabajo el gas. Su franja de operación puede ir desde potencias pequeñas de 30 KW si es una microturbina, hasta los 500 MW cuando se trata de desarrollos más recientes. Por sus características compite con otra clase de motores como los OTTO, Diesel y de ciclos termodinámicos.

Una turbina de gas sirve para aprovechar las propiedades del gas para hacer que un motor funcione, razón por la que se trata de una alternativa más entre los tipos de motores que se han desarrollado hasta la fecha. Con este dispositivo se puede generar energía eléctrica e incluso es útil para el funcionamiento de plantas térmicas.

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Como funciona una turbina de gas

¿Cómo funciona una turbina de gas?

Una turbina de gas es un motor térmico rotativo que opera a partir de la combustión interna. En ese caso, la energía se aporta gracias a un combustible con el que se va a producir energía mecánica. Así mismo, en el proceso se genera una cantidad considerable de calor, pero en forma de gases calientes, además de un porcentaje considerable de oxígeno.

Funcionamiento de turbina de gas

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El ciclo térmico característico de la turbina de gas es representado por el ciclo Brayton. Lo anterior implica que la máquina va a seguir un ciclo abierto porque se está renovando de manera continúa con el fluido que pasa por ella. Igualmente, el aire se aspira desde la atmósfera y se lo comprime para que pase por una cámara de combustión en la que se mezcla con combustible para que se dé la ignición.

Finalmente, los gases calientes que se dan como resultado de la combustión van a ir fluyendo por la turbina. Desde esta zona se van a expandir y moverán el eje, lo que accionará el compresor en la turbina y su alternador.

Partes de una turbina de gas

Admisión de aire – Es un sistema para la admisión de aire que permite su entrada hacia la turbina en unas condiciones que sean adecuadas en términos de limpieza, temperatura y presión. Por tal razón dispone de filtros, acondicionador de temperatura, entre otros.

Compresor de aire – Eleva la presión del aire de combustión al filtrarse previo a que ingrese a la cámara de combustión. La relación que se busca depende de la turbina, pero casi siempre comprende entre 10 a 1 o 40 a 1. La compresión se aplica en varias etapas y va a consumir alrededor de dos tercios del trabajo total que la turbina produce.

Cámara de combustión – Aquí se da la combustión con una presión constante del gas combustible y del aire. La combustión busca que el combustible ingrese con una presión adecuada.

Turbina de expansión – Es en la turbina el sitio en el que se convierte la energía contenida en los gases de combustión, esto con forma de presión y una temperatura que se eleva, para ser potencia mecánica. Hay que recordar que parte de la potencia se absorbe de forma directa por el compresor.

Ventajas de una turbina de gas

La ventaja principal de la turbina de gas es el poco peso y volumen que tiene la turbina en comparación con la flexibilidad y potencia que representa su operación. Por tal motivo se destinan para muchas aplicaciones, en particular si son de generación de electricidad o la propulsión de aviones y buques. Igualmente, ya que son máquinas rotativas, tienen una ventaja respecto a los motores alternativos porque no tienen movimientos alternativos y de rozamiento, por tanto, son menos los inconvenientes de equilibrado.

En cuanto a las desventajas de la turbina de gas, se destaca su alta velocidad de rotación y el bajo rendimiento en comparativa con un motor Diesel y las turbinas de vapor.

Aplicaciones de una turbina de gas

En realidad, las aplicaciones son muy variadas, pero casi siempre se utilizan para motores térmicos. En principio se empleaban para trabajos mecánicos, pero se fueron desplazando con el tiempo a la aeronáutica en tareas de propulsión, más que nada tras la Segunda Guerra Mundial. En la actualidad se usan para generar energía eléctrica. Así mismo, se aprovecha el calor de sus gases en la industria para el sector térmico.

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