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Tecnologías para Maquinaria Rotacional

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	Esquema funcional de la turbina de gas de flujo radial (vistas lateral y superior)

Las turbinas de gas industriales de tamaño pequeño son máquinas técnicamente complejas, consistentes en múltiples partes giratorias, chumaceras, sellos, sistemas de lubricación de aceite y controles electrónicos sofisticados. La mayoría de los diseños de turbinas de gas vienen optimizados para conseguir la mayor eficiencia, pero generalmente no permiten su portabilidad y no pueden manejar condiciones ambientales severas; en consecuencia, la robustez con frecuencia queda sacrificada a favor de la eficiencia. En tanto esto puede ser deseable para la mayor parte de las aplicaciones instaladas en forma permanente en las grandes plantas de generación eléctrica, no resulta práctico para las aplicaciones de generación de energía pequeñas y portátiles.

Para un gran número de aplicaciones, los clientes desean turbinas de gas simples, de bajo costo, que puedan:

• Funcionar durante condiciones ambientales muy difíciles

• Repararse o reemplazarse fácilmente

• Operarse por personal no capacitado

• Moverse fácilmente

Muchas de estas aplicaciones se ubican en el ámbito de niveles altos de producción de petróleo o generación de energía para la milicia.

Turbina de Gas de Flujo Radial

Southwest Research Institute (SwRI) está desarrollando un novedoso diseño de turbina de gas de flujo radial. ésta es una turbina de gas extremadamente ligera, pequeña y robusta que puede proporcionar una alternativa de generación de electricidad muy sencilla. La turbina de gas incorpora sólo una parte giratoria y no tiene aceite lubricante ni requerimientos de sellos paga gas, de donde resulta en:

• Bajos costos de manufactura

• Bajo mantenimiento

• Bajo costos de reparación

• Bajo costo de reemplazo

El diseño sencillo es:

• Altamente portátil

• Capaz de operar con una amplia gama de combustibles

• Tolerante a partículas ingeridas, tales como arena o basuras

Dada la robustez inherente del diseño de la cámara de combustión, la turbina de gas de flujo radial puede manejar un amplio espectro de combustibles, incluyendo:

• Gas natural

• Hidrocarburos líquidos

• Aceites pesados

• Hidrógeno puro

Descripción de la Turbina de Gas de Flujo Radial

Una turbina de gas de flujo radial de un solo disco se basa en un diseño de flujo radial vertical sin vuelta de flujo axial. Esta geometría contiene únicamente dos elementos principales:

• Disco de rotor: consta de un compresor centrífugo y de una turbina de alto impulso radial de flujo hacia fuera conectada a un generador eléctrico (y motor de arranque)

• Disco de protección del estator: contiene la cámara de combustión y las boquillas, las líneas de combustible van unidas al disco de protección del estator y están directamente unidas por ductos hacia la cámara de combustión

Discos del estator y del rotor

Funcionamiento de la Turbina de Gas de Flujo Radial

El flujo ingresa al compresor centrífugo axialmente, se gira hacia la dirección radial y es comprimido por los álabes rotatorios del compresor centrífugo. El flujo sale de la sección del compresor e ingresa a la sección de combustión del flujo radial del disco del estator. El flujo de salida caliente de la cámara de combustión se expande luego en dirección tangencial por las boquillas del estator para impulsar a los álabes de la turbina montados en el disco del rotor. Tanto el compresor como los álabes de la turbina están montados en la misma rueda.

Vista transversal de la turbina de gas de flujo radial

Ventajas del Diseño de Flujo Radial

• Componente rotatorio único (por ejemplo, turbina de gas mecánicamente sencilla y compacta)

• Robusta y portátil

• Lapso axial corto

• Construcción sencilla de dos discos

• Bajos costos de manufactura

• Fácil mantenimiento y acceso a las reparaciones

• Alta tolerancia a la inyección de partículas de materia

SwRI puede ofrecerle una amplia gama de capacidades y experiencia en tecnología de turbinas de gas, incluyendo el convertirse en una extensión de su departamento de ingeniería. Para mayor información sobre las capacidades de nuestra turbina de gas de flujo radia o sobre la manera como puede contratar a SwRI, favor de comunicarse con el Klaus Brun, Ph.D., en la siguiente dirección kbrun@swri.org o al teléfono +1 210 522-5449.

turbinasdegas.swri.org

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January 03, 2013