¿Qué es una turbina de combustión?

Una turbina de combustión es una máquina en la que el aire ingresa, se comprime y se mezcla con gas o petróleo antes de encenderse. Por lo general, el aire ingresa por el frente, mientras que la compresión y la combustión generalmente también ocurren en diferentes secciones. El calor de la combustión puede mover una turbina que convierte la fuerza del gas rápido y de alta presión en energía. La turbina de combustión a menudo es utilizada por las centrales eléctricas para generar electricidad, así como en los motores de los aviones para producir empuje.

También llamado turbina de gas, el sistema es generalmente un motor de combustión interna en el que los gases se encienden continuamente, mientras que en los motores de automóviles este proceso suele ser intermitente. La mayor parte de la energía de la turbina opera el compresor, mientras que solo una parte genera electricidad. Un problema común con una turbina de combustión, por lo tanto, es la eficiencia energética; La función de la unidad generalmente se define por el ciclo de Brayton, en el cual el aire se comprime y la presión aumenta. El aire se calienta a una presión constante hasta que pueda expandirse, durante el cual la presión y la temperatura disminuyen. Una disminución en el volumen de aire generalmente ocurre cuando el calor escapa de la máquina a la atmósfera.

A veces se agrega un regenerador a una turbina de combustión para calentar el aire liberado por el escape, mientras que un refrigerador intermedio puede reducir la temperatura del gas comprimido. Puede minimizar el trabajo que necesita el compresor, aumentando la eficiencia de la turbina. En los sistemas donde hay dos turbinas, a menudo se usa un recalentador en el flujo entre ambas. Otra forma de aumentar la eficiencia de una turbina de combustión puede ser capturar el calor del escape, a través de un quemador de conducto, para usar en hornos, sistemas de secado de materiales y otros procesos que aprovechan el exceso de calor.

La eficiencia de una turbina de combustión también puede verse afectada por el clima, así como por la altitud. En lugares que tienen grandes fluctuaciones de temperatura entre verano e invierno, la eficiencia y la capacidad pueden variar bastante. Los valores típicos pueden ayudar a los diseñadores a decidir qué tipos de componentes agregar para hacer que la turbina funcione con la mayor eficiencia energética.

La mayoría de los tipos de turbinas de combustión comerciales pueden funcionar desde 500 kilovatios hasta 25 megavatios, según el modelo. Las emisiones de óxido nítrico y monóxido de carbono son a veces una preocupación, por lo que se pueden agregar la inyección de agua y los componentes de reducción catalítica selectiva (SCR) para reducir el riesgo de exposición a dichos gases. Un motor de combustión suele ser confiable y comúnmente disponible para las compañías eléctricas y otras instalaciones que pueden hacer uso de dicha maquinaria.