Factores que afectan a las prestaciones de las turbinas de gas

Dado que la turbina de gas es un motor que respira aire del ambiente, su desempeño cambia con cualquier cosa que afecte el flujo de masa de aire de admisión al compresor, y con mayor razón los cambios en las condiciones de referencia de la Internacional Standards Organization (ISO) de 15ºC (59ºF), 60% de humedad relativa y 101.4 kPa (14.7 psia). Debido a esto, el desempeño de las turbinas de gas varía significativamente con las condiciones locales, y la temperatura ambiente es un factor determinante (1).

Si se disminuye la temperatura ambiente, la capacidad y eficiencia de las turbinas de gas se incrementan, debido a que esta disminución induce un aumento en la densidad del aire en la succión del compresor y, para una velocidad constante del mismo, esto se traduce en un incremento en el flujo másico.

La presión atmosférica tiene, igualmente, un efecto importante sobre la capacidad de las turbinas de gas, aunque no sobre su eficiencia. Cuando la presión atmosférica disminuye, la densidad del aire baja, lo que, a su vez, reduce el flujo de masa hacia la turbina y, por tanto, su capacidad. De igual modo, el aire húmedo, al ser más denso que el aire seco, también afecta la producción de potencia.

El tipo de combustible también influye en el rendimiento. Es así como el gas produce alrededor del 2 % más de salida de potencia que los destilados del petróleo.

La figura 1 presenta los resultados obtenidos de una prueba realizada a una unidad en ciclo combinado compuesto por una turbina de gas de 100 MW y una turbina de vapor de 50 MW, ubicado en Barranquilla, durante dos días (no consecutivos) que estuvo operando con carga base las 24 horas. En esta prueba se observó que por cada grado Fahrenheit de incremento en la temperatura del aire a la entrada del compresor, la potencia final de la turbina de combustión cayó en promedio 0.54 MW el primer día y 0.41 MW el segundo. En la misma figura se observa también una disminución casi lineal en la potencia de salida con respecto al incremento en la temperatura ambiente.

Esta unidad posee un enfriador evaporativo, por lo que las temperaturas señaladas en la figura 1 no corresponden a la temperatura ambiente de Barranquilla sino a la de bulbo seco, modificada por el enfriador, inmediatamente antes de la primera rueda de álabes del compresor.

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