UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

SISTEMA DE ESCAPE DE UNA CENTRAL TRMICA

A GAS APROVECHAMIENTO DE LOS GASES DE

ESCAPE DE UNA TURBINA A GAS

En ese informe se describe la utilizacin de los gases de escape en especial de su aprovechamiento para la desalinizacin de agua de mar.

Aprovechamiento de los gases de escape de una turbina a gas

Una turbina a gas es un motor trmico rotativo, que a partir de la combustin del

combustible se genera energa mecnica que utilizada para mover un generador. Despus

que ocurre dicha combustin queda como producto una cantidad importante de calor en

forma de gases calientes que puede ser aprovechado por medio de un recuperador de calor.

Una forma de aprovechar al mximo la recuperacin de la energa en los gases de

escape es generando vapor a mltiples niveles de presin para luego ser inyectado a una

turbina de vapor. A este procedimiento se le conoce como ciclo combinado.

Existen diversas variantes del ciclo combinado que intentan mejorar la eficiencia de

ste, entre las ms importantes tenemos:

El Ciclo STIG (Steam Injected Gas Turbine System) que genera vapor mediante el

recuperador de calor para luego ser inyectado en la cmara de combustin de la misma

turbina a gas. El propsito de esta configuracin es incrementar el flujo msico que pasa a

travs de los alabes de la turbina, que son encargados de transmitir la energa del fluido de

trabajo, en este caso, la mezcla de gases de combustin y vapor sobrecalentado, al rotor. Un

inconveniente de esta variante es la gran cantidad de agua requerida para la formacin del

vapor, debido a que no hay recuperacin del agua utilizada.

El ciclo STIG con turbina de vapor que primeramente genera un flujo de vapor a

una presin A, luego genera un flujo de vapor a una presin B, siendo mayor que A, a

continuacin se produce potencia en un segundo eje por la expansin parcial de B en una

turbina de vapor hasta los niveles de presin de A. Finalmente, se unen los dos flujos de

vapor, de presin A, y se inyectan en la cmara de combustin de la turbina a gas para

incrementar su potencia de salida. Al igual que en el ciclo STIG, no hay recuperacin de

agua utilizada para generar vapor.

El ciclo Cheng avanzado logra la unin del ciclo Brayton y el ciclo Rankine sin

requerir de generador elctrico adicional, condensador, turbina de vapor, torre de

enfriamiento ni grandes sistemas auxiliares. Este sistema opera como un carburador, en un

motor de gasolina, al momento de inyectar vapor sobrecalentado dentro de la cmara de

combustin de la turbina para alcanzar la mayor eficiencia y potencia posibles. En esta

tcnica, la combustin del gas calienta la mezcla de aire y vapor a la temperatura de trabajo

de la turbina de combustin y permite su operacin a temperaturas superiores a 1450 C.

En consecuencia, el incremento de potencia es debido no solo al aumento de flujo msico a

travs de la maquina sino tambin a las elevadas temperaturas de los gases a la entrada del

rotor de la turbina. En este proceso, el vapor trabaja sinrgicamente con la mezcla aire-

combustible, lo cual eleva su potencial trmico. El ciclo Cheng presenta el mismo

inconveniente que los ciclos STIG y STIG con turbina de vapor, puesto que en este sistema

tampoco hay recuperacin del agua utilizada para la produccin de vapor.

Figura 1. Esquema del ciclo STIG con turbina de vapor. Fuente: Capella, M. & Vsquez, D. Alternativas para incrementar la eficiencia y capacidad de las turbinas a gas

Figura 2. Esquema ciclos STIG y Cheng. Fuente: Capella, M. & Vsquez, D. Alternativas para incrementar la eficiencia y capacidad de las turbinas a gas.

Pero los recuperadores de calor no solo se utilizan para generar vapor e incrementar

la potencia de la central, son que tambin se puede aplicar en procesos de desalinizador de

agua de mar. Como ejemplo tenemos la central trmica de Abu Zeniema ubicada en la

Repblica rabe de Egipto.

BIBLIOGRAFA

[1] Ramrez, J. 2014. Centrales elctricas. En CEAC de electricidad (1, pp. 529-536)

Barcelona: CEAC.

[2] Capella, M. & Vsquez, D. (2000, Octubre 10). Alternativas para incrementar la

eficiencia y capacidad de las turbinas a gas. Ingeniera & Desarrollo, 8, pp. 95-98.