Turbinas de Gas – Pedro Fernández Díez

1. Ciclos termodinámicos
Características técnicas y empleo de las turbinas de gas. Ciclos de una turbina de combustión interna, con y sin recuperador; ciclo Brayton. Recalentamiento de los gases durante la expansión. Refrigeración en la compresión. Consideraciones económicas. Ciclo de una turbina de gas de varias etapas en la compresión y en la expansión, con refrigeración intermedia y regeneración, con recalentamiento y regeneración. Ciclo de n etapas de compresión y m etapas de expansión y regeneración. Ciclo Erickson

2. Curvas características, pérdidas de carga, regulación, ciclos cerrados
Curvas características de las TG en diversos regímenes de funcionamiento, compresor, turbina. Límites de funcionamiento. Influencia de la pérdida de carga durante la combustión en el rendimiento de la turbina. Variación del rendimiento del ciclo cuando varían los rendimientos del compresor y de la turbina. Regulación de las TG de una línea de ejes, a velocidad constante y variable. Influencia de la temperatura exterior en el funcionamiento de la turbin. Regulación de la TG de dos ejes. Alternador en el eje de BP y AP. Ciclos en circuito cerrado. Comportamiento de los gases utilizados en la TG de cricuito cerrado

3. Compresores centrífugos
Elementos constructivos de las turbinas de gas. Turbocompresores centrífugos; rodete, sistema difusor. Relación de compresión máxima de un compresor centrífugo con uno y varios escalonamientos. Determinación del nº de escalonamientos. Dimensiones principales. Nº de álabes. Trazado de los álabes. Cálculo de la corona directriz sin álabes y con álabes

4. Compresores axiales
Incremento de la presión teórica en un escalonamiento de TC axial. Rotor y estatorde un TC axial. Factor de disminución de trabajo. Grado de reacción. Coeficientes de diseño, carga y caudal . Nº específico adimensional de revoluciones n-escalón. Número de Mach. Formas básicas del perfil de un TC axial; Nº de escalonamientos, dimensiones principales. Procedimiento de cálculo, diseño refrigerado, conductos de entrada al compresor (subsónicos y supersónicos). Difusor supersónico. Motores de doble flujo, Turbofan. El TC supersónico

5. Refrigeración de los álabes
Alabes de la corona móvil. Refrigeración de los álabes de turbinas axiales por líquidos y por aire. Convección libre, Refrigeración por impacto y por película de aire. Transpiración. Transmisión de calor en álabes refrigerados por convección (interior y exterior). Pérdidas en los álabes de la turbina, ángulo de salida del álabe, compresibilidad, expansión libre, ángulo de ataque

6. Cámaras de combustión
Aire utilizado en el proceso de combustión. Cámaras de combustión, tubulares o CAN y MULTICAN, anulares, tubo-anulares o CAN-ANULAR, de flujo inverso. Turbinas de gas industriales. Materiales empleados en las cámaras de combustión. Estabilidad de la combustión. Inyector centrífugo, simple, con torbellinador, de dos toberas, de dos etapas, con retorno. Grado de atomización. Gasto de combustible. Sistemas de encendido. Dimensiones de las cámaras de combustión. Recuperadores. Pérdidas de carga en la cámara de combustión, hidráulicas y térmicas. Rendimiento de una cámara de combustión.

7. Aplicaciones
Sobrealimentación de motores y calderas. TC de sobrealimentación. Ciclo combinado turbina de vapor y turbina de gas, TG con instalación de TV aguas abajo, Instalación combinada con caldera en horno a presión. Turbina de gas para generación de energía, producción de viento y producción simultánea de energía y aire comprimido. Generador de gas de pistones. Motores de propulsión por turbina de gas, barcos, automóviles. Propulsión por reacción, turborreactores de uno y dos flujos

8. Contaminación por turbinas de aviación
Formación de contaminantes. Impacto del dimensionamiento de las cámaras de combustión sobre la contaminación. Reducción de la contaminación. Tecnologías utilizadas para reducir la contaminación, inyección de agua o de vapor, amoniaco, cambio de carburante. Mejora del sistema de inyección. Optimización del reparto de aire y carburante. Nuevas tecnologías. Inyección escalonada. Geometría variable. Inyección con premezcla pobre. Combustión rica, dilución rápida pobre. Combustión catalítica

9. Problemas

10. Referencias e índice