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Las turbinas de gas modernas son pequeñas máquinas técnicamente complejas que consisten de múltiples partes rotatorias, chumaceras, sellos, sistemas de aceite lubricante y sofisticados controles electrónicos. La mayoría de los diseños se optimizan para obtener la más alta eficiencia, pero generalmente no permiten portabilidad y no pueden manejar condiciones ambientales severas; consecuentemente, suele sacrificarse lo rudo por lo eficiente. En tanto que esto puede ser deseable para la mayoría de las aplicaciones en plantas de energía grandes permanentemente instaladas, no resulta práctica para aplicaciones pequeñas y portátiles de generación de energía.

Esquema funcional de turbina de gas de flujo radial (vistas lateral y superior)

Para algunas aplicaciones, los clientes desean turbinas de gas pequeñas y de bajo costo capaces de:

• Funcionar durante condiciones ambientales muy adversas

• Repararse o substituirse fácilmente

• Operarse por personal sin capacitación especial

• Moverse fácilmente

Muchas de estas aplicaciones están dentro de la producción petrolera corriente arriba o de la generación de energía en la milicia.

Turbina de Gas de Flujo Radial

El Southwest Research Institute está desarrollando un novedoso diseño de turbina de gas de flujo radial. Esta extremadamente ligera, pequeña y resistente turbina de gas puede proporcionar una alternativa muy simple de generación de energía. Esta turbina de gas cuenta con únicamente una pieza rotatoria y no requiere de aceite lubricante ni de sellos de gas, lo que ha dado como resultado:

• Bajo costo de manufactura

• Poco mantenimiento

• Bajo costo de reparaciones

• Bajo costo de reemplazo

El diseño simple es:

• Altamente portátil

• Capaz de operar con un amplio rango de combustibles

• Tolerante a la ingestión de partículas como arena o polvo

En razón de la robustez inherente del diseño del combustor, la turbina de gas de flujo radial puede funcionar con un amplio espectro de combustibles, incluyendo:

• Gas natural

• Hidrocarburos líquidos

• Aceites pesados

• Hidrógeno puro

Descripción de la Turbina de Gas de Flujo Radial

Una turbina de gas de flujo radial de disco único se basa en un diseño recto de flujo radial sin flujo axial. Esta geometría tiene dos elementos principales:

• Disco rotor – consiste de un compresor centrífugo y una turbina de alto impulso de flujo radial hacia el exterior, conectada a un generador eléctrico (y motor de arranque).

• Disco de Refuerzo de Estator – alberga al combustor y las toberas; las líneas de combustible se fijan al disco de refuerzo del estator y se entuban directamente al combustor.

Discos de estator y rotor

Función de la Turbina de Gas de Flujo Radial

El flujo ingresa axialmente al compresor centrífugo, se voltea hacia la dirección radial y se comprime mediante los álabes rotatorios del compresor centrífugo. El flujo sale de la sección de compresión y pasa a la sección de combustión del estator de flujo radial. El flujo caliente de salida del combustor se expande en la dirección tangencial mediante toberas direccionales para energizar los álabes de la turbina de impulso montados en el disco rotor. Los álabes tanto del compresor como de la turbina se montan en la misma rueda.

Vista de corte transversal de turbina de gas de flujo radial.

Ventajas del Diseño de Flujo Radial

• Componente rotatorio único (o sea, turbina de gas mecánicamente simple y compacta)

• Resistente y portátil

• Eje de corta envergadura

• Construcción simple de dos discos

• Bajo costo de manufactura

• Fácil acceso para mantenimiento y reparación

• Alta tolerancia a la ingesta de partículas

Si tiene alguna pregunta sobre tecnología de turbinas de gas o aseguramiento de diseño, sírvase enviar un correo electrónico a Klaus Brun o llamar al (+210) 522-5449.
 

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November 03, 2008