Un motor reciprocante, es un motor térmico cíclico de combustión interna, de movimiento alternativo que convierte la energía química contenida en un combustible en energía mecánica de rotación de un eje. La reacción explosiva de la mezcla aire-combustible en el interior de un cilindro provoca el movimiento lineal del pistón, después un mecanismo biela-manivela convierte en rotación del cigüeñal. De esta manera también se asegura el movimiento alternativo del pistón, que permite renovar los gases producto de la combustión por mezcla fresca lista para explosionar.

El motor alternativo es una maquina cíclica que en cada ciclo renueva su fluido de trabajo, por lo tanto, es un ciclo abierto. Los motores se pueden clasificar según diferentes parámetros: su ciclo termodinámico, el combustible empleado, la presencia o no de un compresor, la velocidad de giro, según la configuración de los cilindros, etc.

Los motores reciprocantes comerciales van desde una potencia de 10 a 20,000 kW. La eficiencia eléctrica oscila en 20 a 48%. Estos al ser empleados en sistemas de cogeneración se tiene eficiencias de entre 70 a 80%. Algunos de los combustibles que puede emplear son: gas natural, diésel, biogás, entre otros. La temperatura de los gases de escape es de entre 300 a 600 °C.

El fin de los intercambiadores de calor es el recuperar la mayor cantidad posible de energía térmica. La recuperación de la energía térmica generada es mediante los circuitos de refrigeración de las camisas, el circuito de agua de alta temperatura, el de baja temperatura, el aceite refrigerante (al ser poca la energía disponible no se recupera) y los gases de escape. En la siguiente imágen se puede observar un diagrama esquemático de un motor reciprocante usando en un sistema de cogeneración para generación de vapor.

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.

• 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.

Las turbinas de vapor son una de las tecnologías más versátiles y antiguas acopladas a un generador o maquinaria mecánica. La clasificación de las turbinas de vapor puede hacerse según la forma de aprovechamiento de la energía contenida en el flujo de vapor (reacción o acción), el número de etapas (multietapa o monoetapa), la dirección del flujo de vapor (axiales o radiales), si existe o no extracción de vapor antes de llegar al escape y por la presión de salida del vapor (contrapresión, escape libre o condensación).

Las turbinas de vapor operan bajo el ciclo termodinámico Rankine, el cual consta de cuatro elementos principales: Generador de vapor, turbina de vapor, condensador y bomba.

Turbina de vapor de reacción

En la turbina de reacción la energía mecánica se obtiene de la aceleración del vapor en expansión. Las turbinas de este tipo cuentan con dos grupos de palas, unas móviles y las otras fijas. Las palas fijas están colocadas de forma que cada par actúa como una boquilla a través de la cual pasa el vapor mientras se expande, llegando a las palas de las turbinas de reacción, que se montan en un tambor que actúa como eje de la turbina.

En la turbina de reacción se produce un escalonamiento de velocidad. Este escalonamiento consiste en producir una gran caída de presión en un grupo de toberas y utilizar la velocidad resultante del vapor en tantos grupos de alabes como sea necesario mediante un juego de enderezadores reorientando el vapor de salida de la primera etapa para que entre en un segundo rodete.

Turbina de vapor de acción

Una turbina de vapor de acción con un escalonamiento de velocidad consta fundamentalmente de:

• Un distribuidor fijo, compuesto por una o varias toberas, cuya misión es transformar la energía térmica del vapor puesta a su disposición, total (acción), o parcialmente (reacción), en energía cinética.
• Una corona móvil, acoplada al eje, cuyos álabes situados en la periferia tienen por objeto transformar la energía cinética del vapor en energía mecánica de rotación. Su funcionamiento consiste en impulsar el vapor a través de las toberas fijas hasta alcanzar las palas, que absorben una parte de la energía cinética del vapor en expansión, lo que hace girar el rotor y con ella el eje al que esta unida. Las turbinas de acción habituales tienen varias etapas, en las que la presión va disminuyendo de forma escalonada en cada una de ellas.