Una turbina de gas es una turbomáquina capaz de generar potencia mecánica a partir de la combustión de una mezcla de combustible y aire en determinadas condiciones de presión y temperatura. Actualmente la turbina de gas tiene un amplio intervalo de aplicaciones, entre los que están la propulsión y la generación de energía eléctrica. Pueden clasificarse según el origen de su desarrollo, por el diseño de su cámara de combustión y por su número de ejes.

Turbina de gas aeroderivadas:

• Provienen del diseño de turbinas de para fines aeronáuticos, pero adaptadas a la producción de energía eléctrica en plantas industriales o como micro-turbinas.
• Sus principales características son su gran fiabilidad y su alta relación potencia/peso, además cuentan con una gran versatilidad de operación y su arranque no es una operación tan crítica como en otros tipos de turbinas de gas.
• Pueden alcanzar potencias de hasta 50 MW, moviendo los gases a una gran velocidad, pero bajo caudal.
• Su diseño compacto facilita las operaciones de sustitución y mantenimiento, lo que hace viable que se lleven a cabo revisiones completas en menos tiempo.

Turbina de gas industriales:

• La evolución de su diseño se ha orientado siempre a la producción de electricidad, buscándose grandes potencias y largos periodos de operación a máxima carga sin paradas ni arranques continuos.
• Su potencia de diseño puede llegar a los 500 MW, moviendo grandes cantidades de aire a bajas velocidades, que pueden aprovecharse en posteriores aplicaciones de cogeneración.
• Su mantenimiento debe realizarse in si-tu debido a su gran tamaño y peso, buscándose alargar lo más posible en el tiempo las revisiones completas del equipo (overhaul).

Las turbinas de gas operan bajo el ciclo Brayton, el cual consta de tres elementos principales: un compresor, una cámara de combustión y una turbina de gas. El aire tomado por el compresor es el del medio ambiente, se comprime hasta una presión dada, después el aire comprimido entra a la cámara de combustión donde se mezcla con el combustible utilizado y se efectúa la combustión, enseguida los gases de combustión son utilizados para ser expandidos en la turbina de gas produciendo un trabajo motor. Una parte del trabajo obtenido se emplea para que el compresor siga funcionando y lo demás es convertido en energía eléctrica por medio del generador. Esto quiere decir que la turbina esta acoplada a los ejes del compresor y del generador eléctrico. La temperatura de los gases de combustión a la salida de la turbina es entre 280 a 700°C. Esta energía puede ser utilizada en otros procesos como puede ser el precalentado de aire comprimido antes de entrar a la cámara de combustión, para calentar agua, generar vapor u otras necesidades térmicas.

En la siguiente imágen se muestra un diagrama esquemático de una turbina de gas empleada en un sistema de cogeneración.

Diagrama esquemático de una turbine de gas empleada en un sistema de cogeneración.

Nota. Parte de la información fue tomada de:
Diplomado en Sistemas de Cogeneración, organizado por COGENERA México A.C. A. Quílez Parreño, “Módulo VII Cogeneración con Turbinas de Gas” 2019.