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CAPITULO VI 1

INTRODUCCION

El compresor axial produce una elevada tasa de compresin a la vez queconserva las ventajas adicionales de ser compacto y ocupar un rea frontalrelativamente pequea.

El aire del compresor fluye en direccin axial a travs de una serie de etapasrotativas y paletas (vanes) estacionarias (diafragmas) que son concntricascon el eje de rotacin.

La trayectoria del flujo de un compresor axial disminuye en rea transversalen la direccin del flujo. A medida que el aire pasa por las diferentes etapasde compresin, la presin, temperatura y velocidad aumentan hasta que este

alcanza sus niveles mximos al final del compresor. De la salida delcompresor, el aire es expulsado hacia la cavidad del combustor.

Seccin

Compresor

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1.- Cilindro del Compresor2.- Cilindro del Combustor

El cilindro del compresor y el cilindro del combustor estn unidos con pernosen la junta vertical para formar una cmara de compresin. Esta cajacombinada contiene los diafragmas estacionarios del compresor de la etapadiecinueve Incorpora los mltiples del aire de purga de la sexta y onceavaetapas y tambin un mltiple para el aire extrado en la etapa catorce parasuministrar aire de enfriamiento a las paletas de la segunda etapa. El aire depurga a alta presin del mltiple de la onceava etapa se desva en lastuberas para suministrar aire de enfriamiento a las paletas de la terceraetapa. El aire de purga de baja presin se desva de la misma forma paraenfriar las paletas de la cuarta etapa.

El cilindro del compresor descansa sobre pedestales que forman un soportergido para la turbina en el extremo del compresor. El movimiento axialdebido a los cambios trmicos se transfiere al soporte flexible en la seccindel cilindro de la turbina.

La seccin del combustor, que incluye las cestas del combustor, estadiseada para quemar una mezcla de combustible y aire comprimido. Los

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encendedores, encerrados en el extremo aguas arriba de la cesta delcombustor, deben agregar suficiente energa trmica (heat energy) a lamezcla de combustible y aire para encenderla, y acelerar su masa losuficiente de modo de producir la potencia deseada para la turbina. Losencendedores se utilizan nicamente para los arranques, pues la combustin

se mantiene sola durante la aceleracin y el funcionamiento.

CAJA DEL COMPRESOR

La caja del compresor, fabricada con planchas y piezas fundidas de acero,esta constituida por dos mitades que se unen por la lnea central horizontalpara facilitar su ensamblaje, desmontaje, inspeccin y mantenimiento.Encierra los diafragmas del compresor y contiene orificios de extraccin deaire comprimido en la sexta y dcimo primera etapas. El aire extrado seemplea para enfriamiento y sellado, al igual que para el control de oleajes(surge) en arranques y paradas. El cilindro transfiere las cargas estructurales

desde las cajas adyacentes a los pedestales rgidos delanteros que forman elsoporte terminal del compresor de la turbina de combustin. El soporte rgidofija este punto a la vez que transmite todo el movimiento axial al soporteterminal flexible de escape.

1.-Cilindro.2.- Diafragmas.3.- Sellos.

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La configuracin de la caja del combustor-compresor permite fijar las cestasdel combustor; la caja esta provista de mangueras para la instalacin de lasboquillas de combustible. La caja incluye un mltiple para extraer el airecomprimido en la dcima cuarta etapa, el cual se utiliza para enfriar piezascalientes. Los tubos que conducen el aire enfriado a la carcasa del tubo de

torsin se encuentran dentro de la caja. La carcasa del tubo de torsindistribuye el aire que se emplea para enfriar el rotor en el rea calienteextrema.

DIAFRAGMAS DEL COMPRESOR

El diafragma del compresor esta constituido por dos piezas (superior einferior). Las paletas aerodinmicas, construidas de acero al cromo, seenrollan, tuercen y luego soldn a las guarderas (shrouds) trmicas internasy externas para as formar los diafragmas.

Disposicin Diafragmas

Posteriormente, se maquinan los diafragmas para que entren en las ranurasmaquinadas que se encuentran en la cubierta y base del cilindro delcompresor. Un tornillo de retencin que se encuentra en la junta horizontalevita que giren las mitades del diafragma. Las fugas despus de cada coronade paletas fijas se evitan con listones de cierre que van soldados a la pared

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del dimetro interno de las guarderas internas. Los discos del rotor llevanmaquinados los prensaestopas correspondientes. Los diafragmas delcompresor estacionario pueden sacarse sin mover el rotor de su lugar, lo cualfacilita la inspeccin de todos los alabes sin perturbar los elementosgiratorios.

ROTOR DEL COMPRESOR

El eje del compresor consiste de discos ensamblados en caliente sobre uneje hueco. Este arreglo provee una favorable relacin peso-rigidez conrespecto a la longitud del eje. Los discos del compresor estn maquinados yterminados para recibir los alabes del compresor. Un acoplamiento estainstalado en el eje del compresor para permitir unir la turbina de combustincon el eje del generador. El collar de empuje esta localizado cerca delacoplamiento en el eje del compresor.

Los alabes del compresor estan construidos de acero al 12% de cromo ytienen una raz de cola de milano. Este 12% de cromo proveeamortiguamiento para todas las frecuencias de resonancia, mientras que laraz de cola de milano provee resguardo fundamentalmente para los fuerzastangenciales. Los alabes estn colocados con un pin fijador en el eje ypueden ser removidos individualmente en caso de ser necesarioreemplazarlos.

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FENOMENO DE BOMBEO Y ATASCAMIENTO DE LOS COMPRESORES

El compresor y la turbina deben girar en conjunto a una velocidad deoperacin por razones de eficiencia. A bajas velocidades durante losarranques y las paradas el compresor libera exceso de aire el cual puede

causar condiciones de flujo inestable.

En el diagrama (1) el ngulo de entrada, es pequeo, la velocidad axial, Va,es grande y el flujo es estable, y hay flujo total a travs de los pasajes.

En el diagrama (2) el ngulo de entrada, alfa 1, es mas grande, Va se reduce

y y

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compresor que se manifiesta en temperatura y vibraciones. Si nosotrosestudiamos el comportamiento de una etapa de alabes podemos graficar elaumento de la presin vs. el flujo y ver que cuando el flujo se reduce elaumento de presin se incrementa hasta un mximo y entonces decrece.

Antes de que se alcance el punto mximo el flujo en la etapa se convertir en

flujo inestable.

En un compresor multietapa se puede dibujar una curva de operacin similar.La lnea en la figura 3 es para una velocidad constante y se pueden dibujarotras lneas para otras velocidades de operacin figura 4. Todos los puntosde oleaje a varias velocidades pueden ser unidos para formar la lnea deoleaje, a la izquierda del grfico, en la cual el compresor no operara con unflujo de aire estable.

ALABES MOVILES Y VALVULAS DE ALIVIO DE LOS COMPRESORES

Para mejorar la aceleracin y reducir el problema de surge o atascamientodurante las operaciones de arranque y parada, la Turbina de Combustinest provista de alabes mviles y vlvulas de alivio de los compresores.Estos dos sistemas funcionan conjuntamente para limitar el flujo de aire ycontrolar las presiones en el compresor durante el arranque y parada.

Los Alabes Mviles (IGVs) estn localizados en la carcaza de admisindelante de la 1era. etapa de alabes del montaje del rotor del compresor. Los

IGVs estn posicionados en funcin de la velocidad de la unidad.Las vlvulas de alivio de los compresores extraen el aire para prevenir el"surging" durante el arranque y la parada. Se mantienen completamenteabiertas durante el arranque hasta cerca de la velocidad de sincronismo.Durante un disparo o la parada los solenoides que controlan la alimentacinde aire a los actuadores y las vlvulas de alivio se cerraran. Durante laparada las vlvulas de los solenoides estn energizada concurrentementecon la seal de "off" de combustible, cuando las vlvulas de alivio estn

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abiertas el aire escapante del compresor es descargado a travs de lastubera de escape. Durante la secuencia de parada, normal o emergencia,las vlvulas de alivio abren y los alabes mviles cierran simultneamente conla seal " off" del combustible.

Alabes Mviles