INSTITUTO TECNOLÓGICO SALINA CRUZ

INGENIERÍA MECÁNICA VII B1

MAQS. DE FLUIDOS COMPRESIBLES

CICLO BRAYTON

TURBINA DE GAS

SALINA CRUZ, OAX.; OCTUBRE 2015

Ciclos Termodinámicos

Los ciclos termodinámicos son una sucesión de procesos que cumplen un ciclo en la cual una sustancia sufre una serie de cambios de estado con la finalidad de hacer disponible ciertos efectos energéticos útiles.

Los ciclos termodinámicos se clasifican como:

CICLO BRAYTONEl ciclo Brayton, también conocido como ciclo Joule o ciclo Froude, es un ciclo termodinámico consistente, en su forma más sencilla, en una etapa de compresión adiabática, una etapa de calentamiento isobárico y una expansión adiabática de un fluido termodinámico compresible. Es uno de los ciclos termodinámicos de más amplia aplicación, al ser la base del motor de turbina de gas, por lo que el producto del ciclo puede ir desde un trabajo mecánico que se emplee para la producción de energía eléctrica o algún otro aprovechamiento –caso de las industrias de generación eléctrica y de algunos motores terrestres o marinos, respectivamente–, hasta la generación de un empuje en un aerorreactor.

HISTORIA DE LAS TURBINAS DE GAS

COMPORTAMIENTO DEL FLUIDO EN LA TURBINA DE GAS

REPRESENTACION DEL FLUIDO EN LA TURBINA DE GAS

EVOLUCIÓN DEL RENDIMIENTO TÉRMICO

Turbinas con ciclo simpleTurbina Generación de energía

(MW)combustible Eficiencia (%) Velocidad de la turbina (rpm)

SGT-100 5.4 Gas natural 31 17,384

SGT-200 6.75 Gas natural 31.5 11,053

SGT-300 7.90 Gas natural 30.6 14,010

SGT-400 12.90 Gas natural 34.8 9,500

SGT-500 19.10 Gas natural 33.8 3,600

SGT-600 24.77 Gas natural 34.2 7,700

SGT-700 31.21 Gas natural 36.4 6,500

SGT-750 35.93 Gas natural 38.7 6,100

SGT-800 47 Gas natural 37.5 6,608

TURBOSINAEs una mezcla de hidrocarburos parafínicos y aromáticos, que se obtienen del petróleo. Se utiliza como combustible en motores de aviación a turbina.

Este tipo de combustible tiene como característica que su peso específico a 20°C oscila entre los 0.772 a 0.837 kg/l y su temperatura de inflamación es de 38°C mínimo y la de congelación -47°C máximo (NOM-086-SEMARNAT-SENER-SCFI-200511).

La turbosina es muy similar al keroseno (destilado número 2 del petróleo) y puede ser adecuadamente representada por el n-decano (C10H22). Éste es un alcano alifático (hidrocarburo saturado), por lo que, sólo está formado por átomos de carbono e hidrógeno. La formula general de los alcanos alifáticos es CnH2n+2.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA TURBINA DE GAS

VENTAJAS DESVENTAJAS

Muy buena relación potencia vs potencia y tamaño.

Bajo costo de instalación. Rápida puesta en servicio. Al ser maquina rotante, el equilibrado de la

misma es prácticamente perfecto y simple. Menos piezas en movimiento. Menores perdidas por rozamiento al tener

menos piezas en movimiento. Sistema de lubricación más simple. Bajas presiones de trabajo. El proceso de combustión es continuo y a

presión cte. Pocos componentes No necesitan agua.

Bajo rendimiento térmico (alto consumo especifico de combustible) debido a:Alta perdida de calor al ambiente que se

traduce por la alta temperatura de salida de los gases de escape por la chimenea, entre 495°C a 560°C.

Gran parte de la potencia generada por la turbina es demandada por el compresor axial, en el orden de las ¾ partes, o sea un 75% de la potencia.

APLICACIONES

SOBREALIMENTACIÓN DE MOTORES Y

CALDERAS

CICLO COMBINADO TURBINA DE VAPOR Y

TURBINA DE GAS

TURBINA DE GAS PARA GENERACIÓN

DE ENERGÍA

TURBINA DE GAS PARA LA

PRODUCCIÓN DE VIENTO

TURBINA DE GAS PARA LA

PRODUCCIÓN SIMULTÁNEA DE ENERGÍA Y AIRE

COMPRIMIDO

La SGT5-8000 H, la turbina de gas refrigerada por aire de mayor rendimiento del mundo.

CARACTERÍSTICAS:

longitud de 13,2 m de flanco a flanco y 5 m de ancha

un peso de 440 toneladas

una potencia de 340 MW en ciclo simple

530 MW en ciclo combinado

una eficiencia superior al 60%

una reducción de unas 40.000 toneladas de CO2.

(supone el desarrollo en potencia de 13 motores de avión. )