Llegan nuevas y eficientes turbinas de gas

Los avances en la industria suelen aparecer de forma lenta y conservadora. Esto se aplica especialmente a los equipos de gran tamaño y complejos ya que cuesta más convencer a los promotores sobre la rentabilidad de este tipo de inversiones. Este razonamiento es aplicable a la nueva generación de turbinas estacionarias, equipos con un peso de hasta 440 toneladas métricas y un precio de un millón de libras. Pero las nuevas turbinas de gas de ciclo combinado (CCGT) no sólo son equipos gigantes, sino que también son innovadores. En este artículo revisamos las últimas innovaciones de diseño en este tipo de turbinas.

Las últimas turbinas utilizan materiales monocristalinos, super-aleaciones, revestimientos térmicos especiales, y refrigeración de vapor en lazo cerrado, innovaciones con las que se consigue una eficiencia térmica del 60 % o incluso superior. Además, los nuevos sistemas de turbinas producen emisiones aún menores que las plantas CCGT convencionales. En las plantas de cogeneración se consigue una eficiencia aún superior, ya que se aprovecha el excedente de vapor del proceso y además se genera energía eléctrica.

Un aspecto clave de la eficiencia térmica es el diseño de la turbina con una combustión y gases de salida a temperatura más alta. Sin embargo, esto requiere enfriamiento especial en la sección más caliente de la turbina. GE Energy usa un sistema de enfriamiento del vapor en su turbina de sistema H que opera a temperaturas tan elevadas como1430 ºC. Siemens Power Generation ha optado por utilizar un sistema de refrigeración por aire. Según Siemens, este método se considera más simple que el enfriamiento del vapor y ofrece más flexibilidades de diseño eludiendo la dependencia del ciclo de vapor.

El uso de materiales avanzados también permite unas temperaturas de operación más elevadas. La turbina H de GE usa materiales mono-cristalinos en álabes y aletas de la primera etapa, y con ellos tienen capacidad para resistir temperaturas extremas durante toda la vida útil.

Rendimiento actual

GE Energy y Siemens tienen una gran experiencia en el diseño y fabricación de turbinas de gas. Las turbinas más pequeñas convencionales de ambas compañías tienen en plantas de ciclo combinado una eficiencia térmica registrada del 57-58 %, así que un objetivo de rendimiento del 60 % es bastante realista. Los datos de rendimiento de estas turbinas son aún escasos, aunque ya hay datos que indican que pueden alcanzarse esos rendimientos.

Bibliografía: New, efficient industrial gas. Control Engineering August 2008.

Palabras clave: New-generation stationary gas turbines, Combined-cycle gas turbine (CCGT), H system turbine.