Diseño y construcción de una turbina de gas para generación de baja potencia (TGBP) con ciclo regenerativo a partir de un turbocargador

Authors

  • Cesar Eduardo Mondragón Cediel Universidad de San Buenaventura
  • Diego Fernando Pachón Hernández Universidad de San Buenaventura
  • Arnold Escobar Garzón Universidad de San Buenaventura
  • Rafael Mauricio Cerpa Bernal Universidad de San Buenaventura

DOI:

https://doi.org/10.18667/cienciaypoderaereo.36

Keywords:

turbina de gas de baja potencia (TGBP), generación distribuida, ciclo regenerativo, turbocargador, recuperador, cámara de combustión, CFD, FEA

Abstract

La ciudad de Cantagallo (Bolívar) en Colombia requiere 21kW de energía eléctrica para suplir las necesidades de su población ya que no tiene acceso a la red de interconexión eléctrica como muchas otras ciudades del país. La aplicación de la generación distribuida a partir de turbinas de gas de baja potencia (TGBP) para suplir estas necesidades es viable en Colombia, además las TGBP a partir de turbocargadores automotrices suplen completamente los requerimientos de la generación distribuida aislada y de soporte de la red de distribución en plantas, fábricas y edificios; por lo tanto se realiza el dise.o detallado y construcción de una TGBP que genera 30kW, cuyas características específicas y técnicas le permiten ser aplicable como sistema de Generación Distribuida en Colombia a partir de un turbocargador automotriz empleando el ciclo termodinámico regenerativo para disminuir  el consumo espec.fico de combustible (SFC) y por lo tanto aumentar la eficiencia del ciclo, con sus respectivos sistemas de inyección de combustible, ignición, lubricación y de adquisición de datos. Se realiza una metodolog.a de dise.o de: TGBP con ciclo regenerativo, de c.maras de combusti.n tubulares y de intercambiadores de calor (recuperadores) empleando fuentes bibliográficas especializadas en el desarrollo de motores a reacción a nivel mundial así como software FEA, CFD y tecnologías de fabricación asequibles y encontradas en Colombia.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

  • Cesar Eduardo Mondragón Cediel, Universidad de San Buenaventura

    Estudiante de último semestre de ingeniería aeronáutica. Universidad de San Buenaventura con diplomadoen Ingenier.a de Motores de turbina Aeronáutica (Dictado por PhD MSc MEng Fernando Colmenares) y Sistemas de Propulsión, Combustión y Nuevas Tecnolog.as (Dictado por Ph.D. D.Sc. Professor Andrzej Teodorcyk y MSc Eng Rafael Cerpa).

  • Diego Fernando Pachón Hernández, Universidad de San Buenaventura

    Estudiante de último semestre de ingeniería aeronáutica. Universidad de San Buenaventura. Con diplomados en: Ingeniería de Motores de turbina Aeronáutica (Dictado por PhD MSc MEng Fernando Colmenares), en CFD Computational Fluid Dynamics Software Fluent (Dictado por Ph.D., D.Sc. Professor Janusz Ryszard Piechna y MEng Ing Jaime Alberto Escobar) y en Sistemas de Propulsión, Combustión y Nuevas Tecnologías (Dictado por Ph.D. D.Sc. Professor Andrzej Teodorcyk y MSc Eng Rafael Cerpa).

  • Arnold Escobar Garzón, Universidad de San Buenaventura

    Ingeniero Aeronáutico. Universidad de San Buenaventura; especialista en pedagogía y docencia universitaria. Universidad de San Buenaventura; candidato a magister en ingeniería mecánica. Universidad de los Andes. Docente investigador de la Universidad de San Buenaventura, Bogotá. Pertenece al Grupo de Investigación GIMOC

  • Rafael Mauricio Cerpa Bernal, Universidad de San Buenaventura

    Ingeniero aeronáutico de la Universidad de San Buenaventura con maestría en ciencias, de la Universidad Politécnica de Varsovia en Ingeniería Aeroespacial con énfasis en Sistemas de Propulsión. Actualmente se desempeña como docente e investigador en la Universidad de San Buenaventura, sede Bogotá

References

DUQUE DAZA, C.A., et al. Formulación de un sistema alternativo de generación local de energía a partir de microturbinas. En: Congreso iberoamericano de ingeniería mecánica. (8: 23-25, octubre, 2007: Cusco, Perú). Memorias. Bogotá: Universidad Nacional de Colombia, 2007.

PLANELEC. Cogeneración con microturbinas [diapositivas]. España: Elliot Microturbines, c.a. [2005]. 17 diapositivas, color.

MATTINGLY, Jack. HEISER, Willian y PRATT, David. Aircraft engine design 2nd Edition Washignton; AIAA education series.

SARAVANAMUTTOO, HIH; et al. Gas Turbine Theory. London: Prentice Hall, 2001.

GONZÁLEZ SANTOS, Diego F.; OSORIO M. Leonardo y TIBAQUIRA G. Juan Esteban. Caracterización geométrica y técnica de un turbocompresor de un vehículo Mazda 4.5T. En: Scientia et Technica. Mayo de 2006. p. 149-154. ISSN 0122 1701

TREJOS V, Jorge M. y VARGAS A, Hader A. Diseño y construcción de una cámara de combustión para una microturbina a gas de generación de potencia. Trabajo de grado ingeniero mecánico. Pereira: Universidad Tecnológica de Pereira. Facultad de Ingeniería, 2005.

LÓPEZ B, Mario y SALAZAR H, Wilfran E. Pruebas de laboratorio y puesta a punto de una cámara de combustión para una microturbina de gas. Trabajo de grado Ingeniero Mecánico. Pereira: Universidad Tecnológica de Pereira. Facultad de Ingeniería. Ingeniería Mecánica, 2006.

OROZCO HINCAPIÉ, Carlos Alberto. Proyecto de investigación: Diseño y construcción de una microturbina de gas de generación de potencia para el laboratorio de térmicas [en línea]. Pereira: Universidad Tecnológica de Pereira, 2003. [citado 12 octubre 2009] Disponible en: http://www.utp.edu. co/investigacion/proyectos/detalleProyectoHTML.php?cod=99.

ESTRADA M., Carlos A. Simulación de una cámara de combustión para una microturbina de gas utilizando el programa de dinámica de fluidos Fluent®. En: Scientia et Technica. Mayo de 2007. p. 255-260.

GURGEL VERAS, Carlos A.; SANTOS, Fabiano A. dos y MAGNO, Mário O. Projeto e estudo de desempenho da cámara de combustao de uma microturbina.En: Congreso Brasileiro de Engenharia e Ciencias Termicas. (9: 2002: Caxambu, Brazil). Memorias. Brasilia: Universidad de Brasilia, 2002. 10p.

FREESE Z. Christian, et al. Diseño y construcción de un turboprop de flujo másico inferior a 0,5kg/s. Trabajo de grado ingeniero aeronáutico. Bogotá: Universidad de San Buenaventura, Facultad de ingeniería. Ingeniería Aeronáutica, 2008. 250p

ZAMBRANO ANGEL, Jefferson; MANTILLA B., Jorge D. y LLANOS S. Paul A. Model design engine turbofan JP1 (Diseño y modelado de un motor turbofan JP1). Trabajo de grado ingeniero aeronáutico. Bogotá: Universidad de San Buenaventura, Facultad de ingeniería. Ingeniería Aeronáutica, 2008. 250p.

STECKIN, B. S. et al. Teoria de los motores a reaccion, traducido por : Claudio Mataix Plana, S. J. Madrid: editorial Dossat 1964. p. 210.

SARAVANAMUTTOO, HIH; et al. Gas Turbine Theory. London: Prentice Hall, 2001.

ABIDAT, M., et al. Design an flow analysis of radial and flow turbine volutes, En: European Conference on Computational Fluid Dynamics ECCOMAS CFD (2006: Delft, Netherlands). Memories. Algérie: Université des Sciences et de la Technologie d'Oran

MUNSON, Bruce R., et al. Fundamentos de Mecánica de fluidos . En: Flujo Viscoso en tuberías. Traducido por: Hugo Villagomez Velásquez. Mexico D.F.: Limusa, 1999.

LEFEBVRE, Arthur Henry. Gas turbine combustion. New York: Taylor & Francis, 1999.

LEFEBVRE A. y NORSTER E. The design of tubular gas turbine combustion chambers for optimum mixing performance. Paper 15

ELDRAINY, Yehia, et al. Prediction of the flow inside a micro gas turbine combustor. Jurnal Mekanical. Junio de 2008.

SHERWIN, K. Introduction to Thermodynamics. Ed. Springer. 1993.

https://doi.org/10.1007/978-94-011-1514-8

ESCOBAR, Arnold. Metodología de diseño para turborreactores de bajo flujo másico. 2005.

Diego Fernando Pachón Hernández: Estudiante de último semestre de ingeniería aeronáutica. Universidad de San Buenaventura. Con diplomados en: Ingeniería de Motores de turbina Aeronáutica (Dictado por PhD MSc MEng Fernando Colmenares), en CFD Computational Fluid Dynamics Software Fluent (Dictado por Ph.D., D.Sc. Professor Janusz Ryszard Piechna y MEng Ing Jaime Alberto Escobar) y en Sistemas de Propulsión, Combustión y Nuevas Tecnologías (Dictado por Ph.D. D.Sc. Professor Andrzej Teodorcyk y MSc Eng Rafael Cerpa). diegopachon@ingenieros.com cel: 313 2575393

César Eduardo Mondragón Cediel: Estudiante de último semestre de ingeniería aeronáutica. Universidad de San Buenaventura con diplomado en Ingeniería de Motores de turbina Aeronáutica (Dictado por PhD MSc MEng Fernando Colmenares) y Sistemas de Propulsión, Combustión y Nuevas Tecnologías (Dictado por Ph.D. D.Sc. Professor Andrzej Teodorcyk y MSc Eng Rafael Cerpa). cesaredu_86@hotmail.com cel: 313 8660019

Arnold Escobar Garzón: Ingeniero Aeronáutico. Universidad de San Buenaventura; especialista en pedagogía y docencia universitaria. Universidad de San Buenaventura; candidato a magister en ingeniería mecánica. Universidad de los Andes. Docente investigador de la Universidad de San Buenaventura, Bogotá. Pertenece al Grupo de Investigación GIMOC. aescobar@usbbog.edu.co

Rafael Mauricio Cerpa Bernal: Ingeniero aeronáutico de la Universidad de San Buenaventura con maestría en ciencias, de la Universidad Politécnica de Varsovia en Ingeniería Aeroespacial con énfasis en Sistemas de Propulsión. Actualmente se desempeña como docente e investigador en la Universidad de San Buenaventura, sede Bogotá. rcerpa@usbbog.edu.co

Published

2010-01-01

How to Cite

Diseño y construcción de una turbina de gas para generación de baja potencia (TGBP) con ciclo regenerativo a partir de un turbocargador. (2010). Ciencia Y Poder Aéreo, 5(1), 27-42. https://doi.org/10.18667/cienciaypoderaereo.36