OTRAS APLICACIONES INDUSTRIALES DE LA TURBINA DE GAS

La combustión de los gases de alto horno se puede aplicar a la obtención de energía eléctrica, y/o a la obtención de grandes cantidades de aire a presión necesario para diversas aplicaciones en las fábricas siderometalúrgicas. A principios de siglo se utilizaban soplantes que eran combinación de un motor de combustión interna que funcionaba con dichos gases y de un compresor alternativo, máquinas lentas y de grandes dimensiones; posteriormente, para el accionamiento de las turbosoplantes se utilizó una turbina de vapor alimentada por una caldera que quemaba el gas del horno alto. Hoy en día estos gases se queman en una turbina de gas acoplada a una turbosoplante, y/o a un alternador, en la que las condiciones de servicio, y el orden de magnitud de las potencias necesarias para el accionamiento de la turbosoplante y/o el alternador a gran velocidad, las hace idóneas para su utilización.

INSTALACIÓN COMBINADA CON CALDERA EN HORNO A PRESIÓN (II)

La diferencia ( Direc .agua - Dicomb ) es, en general, positiva y conviene sea lo menor posible, ya que la diferencia de temperaturas en el recalentador puede ser más importante que el aumento de temperatura producido por la compresión.
Admitiendo en el límite que:

Para la elección del tipo de instalación es necesario tener en cuenta el rendimiento, pero no es suficiente, por cuanto también se han de considerar los gastos de instalación; una solución interesante es la combinación de una caldera a presión y una turbina de gas aguas abajo.
La combinación de una turbina de gas con una turbina de vapor, permite pasar de un rendimiento térmico del orden del 27,5% que es el rendimiento de las turbinas de gas a plena carga, al 32,6%.

INSTALACIÓN COMBINADA CON CALDERA EN HORNO A PRESIÓN (I)

Vamos a comparar una instalación mixta, con otra instalación de vapor (*), tomando como términos comunes los siguientes:

Si se aporta una cierta cantidad de calor en la cámara del recuperador

Si se aporta una cierta cantidad de calor en la cámara del recuperador, de la forma, hc D1*, la potencia del vapor aumenta en:

por lo que habrá que aportar la poscombustión siempre que
hc hciclo vapor > h*
siendo normal elegir Dicomb
* tan grande como sea posible, o lo que es lo mismo, que la combustión se
realice con un mínimo de exceso de aire en la cámara.

PROPULSIÓN POR REACCIÓN TURBORREACTORES. (II)

El chorro de gas es el resultado de una combustión; en el cohete, el combustible y el comburente están en el interior del aparato, lo que le hace independiente de la atmósfera; por el contrario, el reactor toma el comburente del aire ambiente que penetra en la máquina debido a la velocidad de desplazamiento (estatoreactor) o bien por el efecto de un compresor movido por medio de una turbina que toma su energía de los gases de propulsión (turborreactor), que se presenta como una turbina de gas reducida a la parte generadora de gases calientes; tanto la turbina de potencia útil como el recuperador, no tienen sentido en esta situación; se sustituyen por una tobera de expansión donde el chorro de propulsión adquiere la velocidad V1, Fig X.12

CICLO COMBINADO TURBINA DE VAPOR Y TURBINA DE GAS

TURBINA DE GAS CON INSTALACIÓN DE TURBINA DE VAPOR AGUAS ABAJO

Se puede suponer que el vapor de agua se produce únicamente por el calor de escape de la turbina
de gas, Fig X.2.
Un balance de la entalpía del aire entre la entrada del compresor y la salida del recuperador, es de la forma:

Sobrealimentación de calderas (II)

El peso del generador es más reducido, pero las calderas Velox presentan inconvenientes que han limitado su empleo en instalaciones de potencias moderadas, como la obligación de quemar un combustible gaseoso o líquido debido al peligro de abrasión que constituye un combustible sólido accionado a gran velocidad, o
el que la recuperación del calor de escape se haga mediante un economizador, perdiéndose así la posibilidad de un recalentamiento por trasiego del vapor, por lo que se reduce el rendimiento del ciclo.
Para cargas pequeñas no es suficiente la potencia de la turbina y se necesita un motor de arranque y de punta para mover el compresor.
Para cargas grandes la potencia de la turbina se hace superior al consumo y se puede devolver energía a la red; si se aumenta la potencia de la turbina de gas, es posible combinarla con una turbina de vapor en una misma instalación de generación de energía, aunque hay que encontrar un punto de funcionamiento que haga ventajosa esta combinación.