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Fundamentos de una Turbina a Gas
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Turbina a Gas
Funcin
Convertir la energa qumica almacenada en un combustible, enenerga mecnica (movimiento), el cual es trasmitido algenerador, donde se transforma en energa elctrica.
Puede operar en ciclo simple, o formando parte de un ciclocombinado
Definicin
Una turbina es definida como una turbomquina de reaccin,cuyo fluido de trabajo es un gas de combustin.
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Ciclo SimpleEs la generacin de energa mediante el trabajo de los gases decombustin sobre las ruedas de turbina.
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Ciclo CombinadoEs la generacin de energa mediante la existencia de dos ciclostermodinmicos en un mismo sistema, uno cuyo fluido de trabajoes el vapor de agua y otro fluido de trabajo es un gas producto de
una combustin. El vapor de agua se genera en el HGSR, queutiliza los gases de escape de la turbina a gas.
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Secciones de una Turbina a Gas
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Tipos de Turbina por la
seccin de combustin
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Tipos de Turbina por la seccin de combustin
CmaraAnular
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Tipos de Turbina por la seccin de combustin
Cmaras Concntricas
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Tipos de Turbina por la seccin de combustin
Cmara
Vertical
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Tipos de Turbina por la seccin de combustin
Can-Anular
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Turbina Siemens SGT6-5000FD3
Tipo Can-Anular
Compresor Axial de 16 Etapas
Turbina de 4 Etapas
Relacin del Compresin del Compresor Axial
Aprox.16:1
2 etapas de Sangrado del Compresor (6ta. y
10ma. Etapa)
16 Cestos Combustores (Baskets).
Sistema de Arranque por Motor Elctrico.Velocidad de Rotacin 3600 RPM
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Tipo Modular
Compartimiento de
Turbina
Paquete de Arranque
Paquete de Lubricacin
Paquete ElctricoBOP
AVR
Casa de Filtro
Banco de CO2
Expansor de Escape
Ducto de Escape
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Filtro de AireGenerador y Excitacin
Difusor de Escape
Ducto de Escape
Radiador de Enfriamiento
de Aire de Turbina
Compresor
Auxiliar
Radiador de Aceite de
Lubricacin
Paquete de
Lubricacin
Paquete Elctrico
Paquete de Arranque
Compartimiento
de Turbina
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INLETMANIFOLD
INLET
CASING
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COMPRESSOR
CYLINDER
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ROTOR
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Exhaust Cylinder
Turbine Cylinder
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Alabes del Compresor
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Alabes de Turbina
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Basket
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Transition Piece
Support Housing
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Bleed Valve
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Inspecciones Mayores,
Horas Equivalentes de Operacin (EBH)y Arranques Equivalentes (ES)
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Inspecciones
Mayores deTurbina
Combustor Inspection:8,333 HEO 450 AE
Hot Gas Path:
25,000 HEO 900 AE
Mayor Inspection:
50,000 HEO 1800 AE
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Factores que afectan la Performance
de una turbina a Gas
Temperatura Ambiente
Altitud (Presin Baromtrica)
Humedad Relativa
Caida de Presin al Ingreso de la Turbina
Temperatura del Gas Combustible Velocidad de Rotacin
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Efecto de la Temperatura en la Performance de una
turbina a Gas
Un aumento de la temperatura
ambiente, para una determinada
presin ambiental conlleva a una
disminucin de la densidad del aire.
Para una temperatura fija de salida de
los gases de combustin, esta menor
masa de aire requerir menoscombustible y como consecuencia se
obtendr menos potencia, y un mayor
consumo especfico de calor.
Diferencia
de 19CMW
1 1.52 3.0
3 4.4
4 5.9
5 7.4
6 8.9
7 10.48 11.9
9 13.4
10 14.9
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Efecto de la Altitud en la Performance de una
turbina a Gas
Una mayor altura supone una menor densidad del aire que
entra al compresor. Para una temperatura fija de salida de los
gases de combustin, esta menor masa de aire requerir
menos combustible y como consecuencia se obtendr menos
potencia. La presin atmosfrica est relacionada con la
altitud, a mayor presin atmosfrica (menor altitud), mayor
potencia.
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Efecto de la Humedad en la Performance
de una turbina a Gas
Un aumento de la humedad en el ambiente, para una
determinada presin ambiental conlleva a un ingreso mayor
de masa al compresor. Para una temperatura fija de salida de
los gases de combustin, esta mayor masa de aire permitir
generar una mayor potencia.
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Efecto de la caida de Presin al ingreso de la
turbina a Gas
Un aumento de la cada de presin en el ingreso de aire
(filtros y ducto de ingreso) trae consigo tambin una prdida
en la capacidad de la potencia de generacin y un aumento
del consumo especfico.
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Efecto de la Temperatura del Gas Combustible
en la Performance de la turbina
Un aumento de la temperatura del combustible al ingreso de
la turbina genera una prdida en la capacidad de la potenciade generacin y una disminucin del consumo especfico.
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Efecto de la Velocidad de la Turbina en la
Performance
Un aumento de la velocidad de rotacin conlleva a un
aumento del flujo de masa de aire al ingreso de la turbina, lo
que conlleva a un aumento de la capacidad de la potencia de
generacin y una disminucin del consumo especfico.
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Sistemas Auxiliares de una Turbina
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Sistema de Lubricacin
Provee fluido de aceite filtrado a
presin constante y a temperatura
regulada para la lubricacin de los
diferentes cojinetes de la Unidad de
Generacin.
El fluido de aceite lubricante es
suministrado por un compartimiento
compuesto por un tanque, 2 bombas
AC, 1 bomba DC de emergencia,
radiadores, 2 ventiladores, vlvulasreguladoras de presin y de
temperatura, y filtros.
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Sistema de Aceite de
Control
Provee fluido hidrulico bajo
presin para la operacin de
las vlvulas de control de
combustible de gas y delactuador de los alabes
directrices de admisin
variable (IGV).
El fluido hidrulico es
suministrado por un Skid
compuesto por un tanque,
bombas de desplazamiento
variables, enfriadores y filtros.
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Aceite de levantamiento
El parte del sistema de lubricacin.
Provee aceite a alta presin para el
levantamiento del eje del generadordurante virado lento.
El skid de aceite de levantamiento
est conformado por un arreglo de
filtros dplex y filtro final, una bomba
AC y DC, que eleva la presinaproximadamente a 75 Bar. El
sistema recibe el aceite del sistema
de lubricacin.
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Aire de instrumentos
Provee, regula y distribuye aire
comprimido limpio y seco, a los
diferentes equipos auxiliares de la
turbina.
Funcin secundaria: el sistema
provee aire almacenado adicionalpara uso inmediato por los
diferentes componentes del sistema,
cuando la demanda excede la
capacidad del suministro entregado
por el compresor de la turbina.
Tambin, suministra una fuente deaire de enfriamiento para los cables
en el ducto que va al cojinete de
turbina lado exhaustor.
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Sistema de Arranque
Compuesto por un Motor
Elctrico de 3,000 HP de 4.16 KV,
un Convertidor de Torque y un
Virador de Giro Lento.
Entrega el torque inicial y lleva la
unidad a la velocidad de auto
sostenimiento durante la
secuencia de arranque
(aproximadamente a los 2,300
RPM.
Mantiene la unidad en 3 RPM
cuando la unidad no sea requerida
para operar o durante su
secuencia de enfriamiento.
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Sistema de Lavado del
Compresor
Es un mtodo de limpieza de
los Alabes del Compresor,
mediante la aplicacin de agua a
presin, ya sea fuera de lnea
(OFF-LINE) o durante la
operacin con carga (ON-LINE).
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Sistema contra incendios
Detectar y sofocar un incendio en los
compartimientos de turbina, para
nuestro caso:
Paquete ElctricoCompartimiento de Turbina
Compartimiento de Lubricacin.
Posee una fuente de un agente
extintor (CO2 FM200), detectores de
calor, detectores de mezcla explosiva,
pulsadores manuales, accionamientos
neumticos y sealizaciones sonoras y
visuales
Todo controlado por un Panel Central
y monitoreado por el Sistema de
Control .
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Sistema de Control de
Combustible
Filtra y regula el flujo de gas hacia las
cmaras de combustin, regulando la
potencia de la turbina (cuando est en
paralelo) o la velocidad (cuando est envaco).
Posee una vlvula de Corte (OST), la
cual cierra ante un disparo o seal de
parada. 4 vlvulas reguladoras controlan el
flujo hacia las Etapas A, B, C, y Piloto.
La presin de ingreso a la turbina es
aproximadamente 33 BAR. El consumo a
carga base es aproximadamente 52,500
SM3
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Gracias