Propuesta de metodología para el análisis exergético de una turbina a gas de ciclo simple

Abstract

El análisis exergético de una turbina a gas permite la evaluación individual de sus componentes, hallando así la destrucción de exergía y la eficiencia exergética de cada uno de estos. Partiendo de esta premisa, esta tesis presenta una sólida base teórica que explora el funcionamiento de este equipo y se adentra en la Primera y la Segunda Ley de la Termodinámica, con la finalidad de proponer una metodología para realizar un análisis exergético a una turbina a gas. Para cumplir este objetivo, primero se revisa las características de una turbina a gas desde un punto de vista mecánico y termodinámico, para luego describir el marco teórico bajo el cual se desarrollan los análisis energético y exergético. Una vez planteados, esta tesis aplica la metodología a la turbina a gas marca Rover del Laboratorio de Energía de la PUCP. Finalmente, para validar la metodología, se analiza los resultados y posteriormente estos se contrastan con trabajos similares, a fin de revisar la consistencia de los mismos. Los resultados obtenidos en este trabajo determinan que se puede evaluar los flujos de exergía del equipo. La máxima destrucción de exergía se da en la cámara de combustión. En el caso de la turbina evaluada, esta representa el 56% de la exergía total destruida, componente en el cual también se obtiene la peor eficiencia exergética, que solo asciende al 51%, en comparación con los otros componentes de la turbina que bordean el 90%. Del mismo modo, se establece que, como producto del ciclo Brayton simple bajo el cual opera la turbina, la destrucción de la exergía de los gases de combustión al ser liberados al ambiente representa una importante pérdida que ocupa el segundo lugar, y que en el caso de la turbina evaluada llega a más del 30% de exergía destruida.