Enfriamiento del aire de admisión de turbinas de gas: por qué rentabiliza y cómo funciona

Por qué la temperatura cuesta potencia

El compresor funciona a velocidad fija y aspira un volumen fijo de aire por segundo. Cuando el aire está más caliente, ese volumen pesa menos, la turbina quema menos combustible a la misma temperatura de combustión, y la potencia en el eje cae - aproximadamente entre el 0,5 y el 1 % por cada kelvin por encima de 15 °C, según la máquina. El rendimiento también cae, porque el compresor gasta más trabajo en aire caliente. Una turbina de 100 MW a 15 °C puede por tanto entregar en torno a 80 MW a 40 °C, y los 20 MW que faltan son los megavatios más valiosos del año.

Evaporativo, nebulización o baterías

Los enfriadores evaporativos y los sistemas de nebulización pulverizan agua en el aire de admisión; el agua se evapora y enfría el aire hacia su temperatura de bulbo húmedo. Son baratos y eficaces en climas secos, pero no pueden enfriar por debajo de la temperatura de bulbo húmedo, pierden la mayor parte de su efecto en aire húmedo y consumen agua tratada. El enfriamiento mecánico de la admisión usa baterías aleteadas en la toma de aire, alimentadas con agua fría o una mezcla de glicol procedente de una enfriadora o de un tanque de almacenamiento térmico: el aire puede enfriarse a 10 °C o menos sea cual sea la humedad, a costa de una planta de enfriadoras y su consumo.

Las mismas baterías funcionan a la inversa en invierno. En aire frío y húmedo puede formarse hielo en los filtros de admisión y en las primeras etapas del compresor; el glicol caliente en la batería de admisión - a menudo calentado con calor recuperado - eleva el aire unos kelvin por encima de la congelación y mantiene la turbina en marcha. Muchas plantas usan un mismo banco de baterías para ambos servicios.

Lo que debe soportar una batería de admisión

Una batería de admisión está en toda la corriente de aire de la turbina, por lo que su pérdida de carga en el lado del aire cuesta potencia directamente: cada pascal adicional en la admisión es potencia y rendimiento perdidos, por lo que las baterías de admisión se diseñan para una velocidad frontal baja y una pérdida de carga baja y no para la compacidad. Cuando el aire se enfría por debajo de su punto de rocío, el agua se condensa en las aletas; los eliminadores de gotas aguas abajo de la batería y las bandejas de drenaje bajo ella mantienen esa agua fuera del compresor. La batería tampoco debe desprender nada hacia la admisión - material de las aletas, productos de corrosión, escamas de recubrimiento - por lo que los materiales y los recubrimientos se eligen para la atmósfera del emplazamiento y el régimen de limpieza.

TECS fabrica baterías de admisión para turbinas de gas para servicio de enfriamiento y antihielo, con la geometría de la batería, los materiales, las bandejas de drenaje y los eliminadores diseñados para el caudal de aire de la turbina y el emplazamiento. Envíe el modelo de turbina, el caudal de aire de admisión, la temperatura ambiente y la humedad de diseño y el fluido frío o caliente disponible, y la propuesta mostrará el banco de baterías que encaja.