Propulsión de automóviles

La técnica actual permite adaptar la turbina de gas para potencias pequeñas con rendimientos muy aceptables en máquinas pequeñas con velocidad de rotación elevada.
Pero los tipos que no llevan recuperador tienen un consumo exagerado que hace imposible todo desarrollo en la industria del automóvil.

MOTORES DE PROPULSIÓN POR TURBINA DE GAS (II)

La segunda característica consiste en que la inercia térmica de una turbina de gas de disposición clásica es grande, sobre todo cuando la instalación tiene dos líneas de ejes. En estas condiciones, se facilita la adaptación del generador de pistones libres, pues este aparato posee una inercia calorífica y mecánica pequeña, análoga a la del motor Diesel, y la inercia del grupo turboreductor de gas que mueve es idéntica a la de una turbina de vapor. De esta manera se han equipado un cierto número de barcos de pequeño tonelaje.
El aparato propulsor con grupo clásico lleva el generador de gas AP y el turboreductor BP; la Fig X.9 representa un esquema de esta disposición.

MOTORES DE PROPULSIÓN POR TURBINA DE GAS (I)

Propulsión de barcos.- Las aplicaciones de la turbina de gas en la propulsión de navíos son poco numerosas, debido fundamentalmente a dos situaciones.
La primera es que la turbina marina debe estar provista de un elemento de marcha atrás que, cuando está inutilizado en funcionamiento normal, produce pérdidas por ventilación; en la turbina de vapor estas pérdidas son pequeñas, pues los elementos de marcha atrás giran en un espacio donde reina la presión del condensador, es decir, prácticamente el vacío; sin embargo no ocurre lo mismo en los grupos de gas donde estas pérdidas son sensibles, ya que las aletas están, cuando menos, a la presión atmosférica. No obstante, en algunos casos se puede evitar este inconveniente utilizando rotores de palas orientables.

GENERADOR DE GAS DE PISTONES

El generador de pistones de gases calientes que alimenta una turbina de gas situada sobre el conducto de escape, es un motor Diesel sobrealimentado, conjunto constituido por una máquina de pistones cuyo único papel es alimentar una turbina de gas que suministre por sí misma toda la potencia motriz. En la Fig X.6 se esquematiza un generador de este tipo que lleva dos pistones escalonados de movimientos opuestos y simétricos; en la parte central un cilindro funciona según un ciclo Diesel de dos tiempos. Los pistones de barrido están dispuestos a ambas partes.
El aire es aspirado a través de unas válvulas al espacio anular que rodea el cilindro Diesel que está alimentado por las aberturas, verificándose el escape por una canalización que alimenta la turbina.
El barrido se asegura por una disposición conveniente de las aberturas 6 y 7 que, en un momento dado, están simultáneamente abiertas. Durante su desplazamiento hacia el exterior, los pistones 3 comprimen el aire que, durante la carrera de vuelta, asegura por su expansión el barrido y la compresión en el cilindro Diesel así como la compresión del aire de barrido. Los movimientos de los pistones se sincronizan mediante un sistema de bielas exterior que, teóricamente, no recibe ningún esfuerzo y que se utiliza del mismo modo para el mando de los inyectores.
En la Fig X.7 se representa el diagrama termodinámico; suponiendo que el punto A representa el

estado del aire ambiente, se observa que:
La fase de aspiración del aire viene representada por la transformación (AB)
La compresión del aire en el cilindro compresor por (BC)
La inyección del aire entre el compresor y el cárter por (CD)
En el punto D la masa de aire que evoluciona se subdivide en otras dos, cuya relación varía con la
carga, una sigue el ciclo Diesel (DEGH13’), y la otra sirve para el barrido del cilindro motor y se
añade a los gases de escape del ciclo Diesel, punto J, para conformar la mezcla gaseosa, punto K, que
se va a expansionar en la turbina siguiente (KL).
El conjunto generador-turbina de gas presenta un rendimiento elevado, del orden del 35%, próximo
al del motor Diesel, comparable al obtenido por las turbinas de gas de ciclos complejos que llevan
recuperación prolongada y compresión y expansión escalonadas.
El montaje de varios generadores para alimentar una misma turbina permite realizar instalaciones
cuya potencia puede llegar a 10.000 CV. En algunas centrales se encuentran aplicaciones como
elemento en horas punta o en emergencias.

Turbina de gas para la producción simultánea de energía y aire comprimido

En esta instalación, Fig X.5, el grupo gira a velocidad constante y la regulación del gasto másico de viento se efectúa en la turbosoplante, por el escape, mediante una turbina de recuperación combinada con una toma en el compresor de aire. La combinación de la generación de energía y viento ofrece la posibilidad de hacer funcionar el alternador como motor, accionando la soplante en caso de una parada imprevista de la turbina de gas. Los combustibles gaseosos, gases de horno alto o gas natural, no presentan en general los inconvenientes de los combustibles líquidos en lo que concierne a la corrosión. Los gases de horno alto se
deben depurar y las temperaturas vienen limitadas por la resistencia metalúrgica de los metales que con frecuencia llegan a 750ºC

Turbina de gas para la producción de viento

La turbina de gas acciona en acoplamiento directo a la turbosoplante de viento, que alcanza una presión del orden de 1,2 atm, y mediante un multiplicador de engranajes acciona al compresor. Como no hay alternador, la potencia generada en la turbina acciona a la turbosoplante, que no está sujeta a una velocidad de rotación determinada, por lo que se puede adaptar a las necesidades de viento de la instalación, tanto desde el punto de vista del gasto másico, como de la presión. Como el gasto másico de viento está entre un 33% a un 45% del gasto másico total del compresor, las fluctuaciones que se pueden producir en el servicio no influyen sensiblemente en el funcionamiento de la turbina.

Turbina de gas para generación de energía

Cuando la turbina de gas se utilice para generar energía eléctrica, la instalación se complementa con un compresor de gas de pequeñas dimensiones, que
puede girar a mayor velocidad accionado mediante un multiplicador de engranajes. Los gases de escape calientan el aire y el gas combustible; la regulación del gasto de combustible se efectúa mediante un by-pass en la aspiración; se puede realizar un ahorro de energía dotando al compresor de combustible de una turbina de recuperación.