Motores y turbinas de gas

Motores y turbinas de gas (Fuente: Repsol)

Existen varios sistemas capaces de generar energía eléctrica que se utilizan en plantas de cogeneración: turbinas de vapor, turbinas de gas y motores de gas. Las últimas tendencias tecnológicas, económicas y ambientales han dado lugar a la mayoría de las plantas de cogeneración se basa en turbinas de gas o motores de gas.

TURBINAS DE GAS

Una turbina de gas es una máquina capaz de producir tanto energía mecánica y proporcionar una gran cantidad de calor en forma de gases calientes. Estos tienen un alto porcentaje de oxígeno, lo que les permite ser utilizados como aire de combustión en un quemador adicional, lo que aumenta el nivel de temperatura de los gases.

Un esquema básico de una turbina de gas es el siguiente:

El compresor de aire lleva a cabo la tarea de elevar la presión del aire de combustión (una vez que se ha filtrado) antes de entrar en la cámara de combustión. Esta compresión puede ser llevado a cabo en una o varias etapas y consume una gran cantidad de la energía producida por la turbina.La combustión a alta presión de gas y aire se lleva a cabo en la cámara de combustión. Un compresor de gas a menudo se necesita a fin de garantizar que el gas entra a la presión adecuada. Debido a las altas temperaturas que puede alcanzar durante la combustión y con el fin de evitar que la vida útil de los componentes de la cámara de reducir en gran medida, una alta proporción de exceso de aire utilizado es, que tanto se reduce la temperatura de la llama y se enfría más caliente partes de la cámara.

La conversión de la energía contenida en los gases de combustión (en forma de alta presión y temperatura) a la energía mecánica (en forma de la rotación de un eje, conocido como el árbol de transmisión) se lleva a cabo en la turbina de potencia. Los gases que entran en la turbina de potencia a una temperatura de 1.000 - 1.200 º C, salen a unos 500 º C ya una presión ligeramente superior a la presión atmosférica. La velocidad de rotación del árbol de transmisión tiende a ser mucho mayor que el necesario para activar un alternador o un compresor y una caja de cambios se necesita para reducir el número de revoluciones. El generador es el elemento que consume la energía mecánica suministrada por la turbina y genera la corriente eléctrica.

MOTORES DE GAS

Motores de gas en la actualidad la mayor eficiencia en términos de la conversión de energía térmica en energía eléctrica. El calor residual producido es, sin embargo, distribuidos entre diferentes corrientes de líquido a diferentes temperaturas, lo que hace más difícil de recuperar. El esquema básico de un motor de gas para plantas de cogeneración es el siguiente:

La combustión de una mezcla de gas y el aire se lleva a cabo en la cámara de combustión. Esto es de forma cilíndrica y en su interior tiene un pistón en movimiento que se basa en el combustible y el aire en un extremo, mientras que en el otro extremo, se transfiere la energía liberada durante la combustión al eje del poder, por medio de un sistema de barras de manivela. Una vez que la combustión se ha producido, el pistón comienza a moverse con el fin de eliminar los productos de la combustión. En general el 15-40% de exceso de aire se utiliza y la presión del gas a la entrada del regulador antes de la cámara es inferior a 2 bar. Esta presión es fácil para las empresas de distribución para garantizar, y por lo tanto el gas por lo general no necesita ser comprimido.

La función del generador es convertir la energía mecánica en energía eléctrica. Una característica particular de estos motores es su velocidad de rotación relativamente baja, lo que hace posible que el eje del poder para conectarse directamente al generador.

Básicamente, hay tres circuitos para la evacuación de líquidos y aire acondicionado, que son los siguientes: evacuación de los gases de escape, refrigerante del motor y del aceite lubricante. El último representa un porcentaje muy bajo de la energía emitida. El motor es normalmente enfriado con agua, dependiendo del nivel de temperatura de los cuales tres grupos se pueden distinguir:

• "Classic" de enfriamiento, en la que el agua entra a 70 º C y sale hacia el C más frío a 85-90 º
• Alta temperatura de refrigeración, en la que, a través de la presión, el agua alcanza temperaturas por encima de 100 º C (máxima de 120 º C) sin necesidad de cambiar de fase.
• Refrigeración por ebullición: de refrigeración del motor más eficiente se logra permitiendo que el agua se evapore en torno a 120-125 º C, que también elimina la necesidad de una bomba de recirculación, ya que el sistema funciona por convección natural.