Turbinas y Compresores de Gas
Los Motores del Siglo Xxi
Gil Garcia,Gregorio / Gil García, Gregorio
El presente libro trata sobre las turbinas de gas y los turbocompresores. Son estos dos elementos fundamentales para el desarrollo de un país o comunidad y ningún país podrá llamarse de primera fila si no atiende adecuadamente a estas materias tanto en su vertiente de fabricación como en la de mantenimiento. Además de contener las bases teóricas que permiten el dominio sobre t...
Sinopsis
El presente libro trata sobre las turbinas de gas y los turbocompresores. Son estos dos elementos fundamentales para el desarrollo de un país o comunidad y ningún país podrá llamarse de primera fila si no atiende adecuadamente a estas materias tanto en su vertiente de fabricación como en la de mantenimiento. Además de contener las bases teóricas que permiten el dominio sobre turbinas de gas el libro trata también a las tecnologías y materiales utilizados a lo largo del tiempo hasta llegar a los más modernos. No se olvidan las técnicas operativas y de mantenimiento que distinguen la correcta conservación de estos aparatos a lo largo de su vida útil ni la importancia de los quemadores y los combustibles, así como su efecto sobre la contaminación atmosférica. Gregorio Gil García (gregilgar@yahoo.com)es Ingeniero Industrial por la Escuela de Ingenieros Industriales de San Sebastián (Univ. de Navarra y Doctor en Ingeniería Industrial por la Universidad Politécnica de Madrid). Posee una amplia experiencia en el campo de la construcción, en especial, en el campo nuclear así como en el mundo de la organización e informatización de empresas y sociedades, calidad industrial incluida la Calidad Total y energía. Imparte máster en diversas Universidades y Organizaciones sobre estas materias. En estos momentos ejerce también como consultor. Es autor también de los libros 'La energía en cifras' y 'Energías del siglo XXI'.
Índice
?ÌCapítulo 1. Introducción a las turbinas de gas 11
1.1 Ciclo de las turbinas de gas en el modo de ciclo combinado o de cogeneración ....12
1.2 Rendimiento de la turbina de gas ....................................................................................14
1.3 Consideraciones de diseño de las turbinas de gas ......................................................15
1.4 Tipos de turbinas de gas ...................................................................................................20
1.4.1 Turbinas de gas pesadas .....................................................................................20
1.4.2 Turbinas de gas aeroderivadas ...........................................................................21
1.4.3 Turbinas de gas tipo industrial ..........................................................................23
1.4.4 Pequeñas turbinas de gas ...................................................................................25
1.4.5 Microturbinas ....................................................................................................26
1.5 Compresores ..................................................................................................................28
1.5.1 Compresores axiales ...........................................................................................30
1.5.2 Compresores centrífugos ....................................................................................30
1.6 Regeneradores ...............................................................................................................32
1.7 Quemadores ...................................................................................................................32
1.7.1 Típicas disposiciones de quemadores ..................................................................35
1.8 Tipos de combustible ....................................................................................................38
1.9 Efectos medioambientales ...........................................................................................40
1.10 Turbina con sección de expansión ............................................................................41
1.10.1 Turbinas de fl ujo de entrada axial ....................................................................41
1.10.2 Turbina de fl ujo mixto ......................................................................................41
1.10.3 Turbina de fl ujo axial .......................................................................................42
1.11 Materiales .....................................................................................................................43
1.12 Capas .............................................................................................................................45
1.13 Turbinas de gas con recuperación de calor .............................................................45
1.14 Quemado suplementario de los sistemas de reuperación de calor .....................48
1.15 Instrumentación y controles ......................................................................................49
Capítulo 2. Análisis de ciclos teóricos y reales 51
2.1 El ciclo Brayton ..............................................................................................................51
2.2 Efecto de regeneración .................................................................................................54
2.3 Efectos de interenfriamiento y el recalentamiento ...................................................56
2.3.1 Análisis del ciclo real ..........................................................................................58
2.3.2 El ciclo real .........................................................................................................59
2.4 El ciclo sencillo de eje partido .....................................................................................61
2.4.1 El ciclo regenerativo ...........................................................................................62
2.4.2 Ciclo sencillo interenfriado ................................................................................63
2.4.3 El ciclo de recalentamiento .................................................................................64
2.4.4 El ciclo de recalentamiento regenerativo con interenfriador ..............................65
2.5 El ciclo de inyección de vapor .....................................................................................65
2.6 El ciclo regenerativo y evaporativo ............................................................................68
2.7 El ciclo Brayton-Rankine ..............................................................................................70
2.7.1 Análisis de suma de ciclo....................................................................................72
2.8 Visión general de las plantas de ciclo combinado ....................................................73
2.8.1 Ciclo de almacenamiento de la energía del aire comprimido ..............................79
2.9 Aumento de potencia ....................................................................................................80
Capítulo 3. Rendimiento en compresores y turbinas 93
3.1 Aerotermodinámica de las turbomáquinas ...............................................................93
3.1.1 Gas ideal .............................................................................................................94
3.2 Ecuaciones aerotermas .................................................................................................97
3.2.1 Ecuación de continuidad ....................................................................................97
3.2.2 La ecuación del momento ...................................................................................97
3.2.3 La ecuación de la energía ....................................................................................99
3.3 Efi ciencias .....................................................................................................................100
3.3.1 Efi ciencia adiabática .........................................................................................100
3.4 Análisis dimensional ..................................................................................................103
3.5 Características de rendimiento de un compresor ...................................................107
3.6 Características de rendimiento de una turbina ......................................................108
3.6.1 Cálculo del rendimiento de una turbina de gas ...............................................109
Capítulo 4. El método CFD 115
4.1 Introducción ........................................................................
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