TURBINA DE EXPANSIÓN DE GAS • • • • • • Caballero Olivares Ronald Gallardo Jacinto Alexander Idrogo Valverde Ayrton Llontop Farroñay Milton Luque Guzmán Luis David Quintana Gómez Antonny INTRODUCCIÓN El presente informe los conocimientos básicos las turbinas de expansión de Gas, este informe y sus conocimientos básicos fueron llevadas a cabo en el curso de Máquinas Térmicas II dictado por el académico de la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional del Santa, Ing. Dante Llenque Siancas. MARCO TEÓRICO • • TURBINA DE GAS TURBINA DE EXPANSIÓN DE GAS MARCO TEÓRICO TURBINAS A GAS Como la compresibilidad de los gases no puede ser despreciada, las turbinas de gas son turbomáquinas térmicas capaces de transformar la energía química en energía mecánica; ya sea para su aprovechamiento energético o como fuerza de impulso de aviones, automóviles o barcos. MARCO TEÓRICO MARCO TEÓRICO TURBINAS DE EXPANSIÓN DE GAS En la turbina es donde tiene lugar la conversión de la energía contenida en los gases de combustión, en forma de presión y temperatura elevada (entalpía), a potencia mecánica (en forma de rotación de un eje). Los gases que entran a la turbina se encuentran a una alta temperatura, esta hace que la energía que contienen pueda ser aprovechada bien para mejorar el rendimiento de la turbina o bien, para generar vapor en una caldera de recuperación. Ese vapor posteriormente se introduce en una turbina de vapor consiguiéndose un aumento del rendimiento global igual o incluso superior al 55% (el rendimiento de la turbina de gas es de 30-35%). FUNCIONAMIENTO • FUNCIONAMIENTO FUNCIONAMIENTO La turbina recibe los gases de la cámara de combustión y se produce la expansión de los mismos en distintas etapas. Cada etapa de expansión está constituida por una corona de álabes fijos o estatóricos, seguida de una corona de álabes fijados al rotor. En los álabes fijos se transforma la entalpia de los gases en energía cinética, mientras que en los álabes rotóricos se recupera esta energía cinética y se transforma en energía mecánica de rotación que se transmite al eje. FUNCIONAMIENTO Parte de la potencia transmitida al eje es consumida en arrastrar al compresor mientras que el resto mueve el generador eléctrico. El rendimiento de una turbina de gas aumenta con la temperatura de los gases a la entrada de la turbina. La temperatura de entrada está alrededor de los 1400°C y a presión de 50bar, saliendo los gases de la última etapa a temperaturas superiores a los 600°C con presión aproximada a la atmosférica. MANTENIMIENTO • MANTENIMIENTO MANTENIMIENTO Durante el funcionamiento de la turbina. Temperatura de los Gases de escape y potencia eléctrica generada. • • • • Frecuencias de arranques Tiempo de arranques y parada Distribución de los niveles de vibración Consumo de combustible en función de la carga de la turbina de gas. Revisiones con la turbina parada. • Limpieza de los filtros de aire • Inspección de los elementos de combustión y una inspección general según los tiempos dados por la empresa fabricante. FALLOS COMUNES • • • • FALLOS EN CASA DE FILTROS FALLOS EN ALABES FALLOS EN CÁMARA DE COMBUSTIÓN FALLOS DE ROTOR FALLAS COMUNES Fallos en filtros • • • • Roturas de filtros. Conductividad alta en agua. Desprendimiento de boquillas, conviene tenerlas atadas con cadenas para sujetarlas bien. Entrada de suciedad por cierre no estanco de la casa de filtros, por ejemplo que no esté bien cerrada la puerta de acceso. • Corrosión en la casa de filtros. FALLOS COMUNES Fallos en álabes • • • • • • • • • • • Impactos Fisuras Rotura por velocidad crítica. Pérdida de recubrimiento cerámico Obstrucción de orificios de refrigeración. Corrosión Erosión. Roces Deformación por fluencia térmica Sobre-temperatura Decoloración (en compresor). FALLOS COMUNES Fallos en cámara de combustión. • Llama pulsante, provoca una vibración. • Pérdida de material en las placas de recubrimiento • Sobre-temperatura en lanzas, provocando su degradación. • Sobre-temperatura en piezas de transición, lo que puede llevar a su rotura Fallos del rotor. • Bombeo del compresor, no entra suficiente caudal de aire. • Ensuciamiento del compresor. • Vibración (Desalineación, Falta de presión o caudal de aceite, Mala calidad de aceite. Vibración en alternador o reductor, Fisura en el eje, Curvatura del eje, Cojinetes en mal estado) • Ensalada de paletas, que consiste en una reacción en cadena como consecuencia de la rotura de un alabe o por la introducción de un objeto que provoque la rotura de álabes. USOS FRECUENTES • • GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y APLICACIONES INDUSTRIALES. SECTOR DE PETRÓLEO Y GAS USOS FRECUENTES Generación de energía eléctrica y aplicaciones industriales. Productores de electricidad independientes, servicios públicos y municipios: • Plantas generadoras de ciclo simple y combinado para carga base y picos de demanda. • Cogeneración para plantas industriales con una alta demanda de calor y redes de calefacción urbana. Usuarios finales: • • • • • • Plantas químicas y farmacéuticas Plantas de alimentación y bebidas Plantas de automoción, minería e industria pesada Celulosa, papel y textil Hospitales, universidades y otros complejos de edificios Propulsión marina y otras industrias USOS FRECUENTES Sector de Petróleo y gas Producción en tierra y mar. • • • • Inyección de agua y bombeo de crudo, extracción de gas y separación de gas y petróleo. Explotación de yacimientos y pozos, inyección de gases Comprensión para almacenamiento, exportación y refrigeración de gas en plantas procesadoras Generación y suministro de energía eléctrica Transporte: gasoductos, almacenamiento y plantas LNG • Comprensores y bombas accionados por turbinas de gas, p.ej. Para gasoductos a alta presión y bombeo de petróleo • Generación de energía y compresión de refrigerante para licuefacción de gas natural (LNG) Producción: refinerías, petroquímicas y plantas GTL • Generación de energía para plantas GTL • Generación de energía en refinerías CONCLUSIONES • CONCLUSIONES CONCLUSIONES ➢ El diseño de turbina de gas que se ha impuesto está basado en un compresor axial multietapa, una cámara de combustión interna y una turbina de expansión, todo ello construido de una forma bastante compacta que da idea de un equipo unitario. ➢ La mayor parte de los fallos en turbinas de gas están relacionados con las altas temperaturas que se emplean en la cámara de combustión y en las primeras filas de álabes de la turbina de expansión. GRACIAS POR SU ATENCIÓN 05/09/2021
