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Energía

Turbinas y otros convertidores de flujo

Una turbina es un dispositivo que genera potencia mecánica en rotación a partir de la energía de una corriente de fluido. Esa energía, que originalmente es de carga o presión, se convierte en energía de velocidad al pasar por un sistema de aspas estacionarios y movibles en la turbina. Así se hacen cambios en la magnitud y dirección de la velocidad del fluido para ocasionar fuerzas tangenciales sobre las aspas rotatorias y producir potencia mecánica con la rotación del motor. En las turbinas, se efectúa la conversión de la energía del fluido en mecánica con los principios de impulsión, reacción o una combinación de los dos.

Turbina moderna

Turbina moderna

Los fluidos de empleo más comunes en las turbinas son el vapor, el aire caliente, los gases de combustión y agua. El vapor producido en calderas que queman combustibles fósiles o en reactores nucleares es lo que más se utiliza en turbinas de generación de electricidad, propulsión de buques e impulsiones mecánicas. La turbina de gas tiene tales empleos además de la propulsión de aeronaves mientras que las turbinas hidráulicas son utilizadas para generar electricidad.

Turbina de gas

Turbina de gas

Las turbinas de gas son aquellas que requieren energía térmica durante el proceso y que permiten la conversión de calor en energía mecánica rotacional. En la turbina de gas común, la secuencia básica de los procesos termodinámicos consiste en compresión, adición de calor en un combustor y la expansión a través de una turbina. El flujo de gas durante estos cambios termodinámicos es continuo en la sencilla disposición básica de ciclo abierto.

Las diferentes disposiciones de los ciclos de la turbina de gas pueden ser de tipo abierto, cerrado o semicerrado. En la turbina de ciclo abierto no hay recirculación del medio de trabajo dentro de los confines estructurales de la planta generadora; la admisión y el escape están abiertos a la atmósfera. Este ciclo ofrece la ventaja de un sistema sencillo de control y sellado. En la turbina de ciclo cerrado, se recircula una parte del flujo de trabajo; en este tipo se requiere un preenfriador para el gas recirculado y un compresor de carga que suministre el aire necesario para la combustión. El ciclo semicerrado puede funcionar a grandes densidades. Sin embargo, las grandes desventajas de este ciclo son la corrosión y la formación de depósitos que se producen con la recirculación de los productos de combustión, en particular, cuando los combustibles usados tienen gran contendio de azufre o ceniza.

La conversión termoeléctrica y termoiónica son aun tema de investigación

La conversión termoeléctrica y
termoiónica son aun tema
de investigación

El convertidor magneto-hidrodinámico es otro dispositivo que convierte calor en trabajo, pero directamente en forma de energía eléctrica sin mediar ninguna otra forma de energía mecánica. Al no poseer partes móviles pueden trabajar a más altas temperaturas y tener una mayor eficiencia. El calor añadido se utiliza para ionizar un gas, y este gas conductor se expande en un conducto donde actúa un campo magnética. El movimiento del gas es sostenido por una diferencia de presión entre la cámara donde es calentado y el final del conducto donde se expande.

En definitiva, el generador magneto-hidrodinámico convierte energía cinética de cargas eléctricas móviles en energía eléctrica asociada a una corriente inducida a través de la turbina. Se requieren elevadas temperaturas para que se produzca la ionización del gas, que se puede favorecer añadiendo partículas de polvo metálico. Si la fuente de calor es un carbón de elevado contenido en azufre, el generador magneto-hidrodinámico tiene la ventaja de que los gases de emisión están prácticamente libres de azufre.



Redacción Ambientum

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