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Modelo termodinámico de una turbina de gas considerando las condiciones atmosféricas y la posición de las válvulas de guía (IGVs)

Autores: Boushaki, Tarik; Mansouri, Kacem

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Modelo termodinámico de una turbina de gas considerando las condiciones atmosféricas y la posición de las válvulas de guía (IGVs)


Categoría

Energía

Subcategoría

Energía térmica

Palabras clave

Turbinas de gas
Modelo termodinámico
Rendimiento
Simulaciones
Eficiencia
Condiciones atmosféricas

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 22

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las turbinas de gas se utilizan ampliamente en la generación de energía debido a su eficiencia, flexibilidad y bajo impacto ambiental. La modelización, especialmente en termodinámica, es crucial para el diseñador y el operador de una turbina de gas. Un modelo termodinámico avanzado y riguroso es esencial para predecir con precisión el rendimiento de una turbina de gas en condiciones de operación de diseño, fuera de diseño o en caso de fallo. Tales modelos no solo mejoran la comprensión de los procesos internos, sino que también optimizan el rendimiento y la fiabilidad en una amplia variedad de escenarios operativos. Este artículo presenta el desarrollo de un modelo termodinámico que simula el rendimiento fuera de diseño de una turbina de gas. Las relaciones matemáticas establecidas en este modelo permiten cálculos rápidos mientras requieren una cantidad limitada de datos. Solo se requieren datos nominales, y se necesitan algunos datos adicionales para calibrar el modelo en la turbina en estudio. Una característica clave de este modelo es el desarrollo de una relación innovadora que permite el cálculo directo del caudal másico de aire que entra en la turbina y, por lo tanto, el rendimiento de la turbina según las condiciones atmosféricas (como presión, temperatura y humedad relativa) y la posición de las palas guía de entrada del compresor (IGV). Los resultados de las simulaciones, obtenidos utilizando un código implementado en MATLAB (R2014a), demuestran la eficiencia del modelo en comparación con los datos experimentales. De hecho, las relaciones del modelo exhiben altos coeficientes de determinación (R > 0.95) y bajos errores cuadráticos medios (RMSE). Específicamente, los resultados de la simulación para la tasa de flujo másico de aire demuestran un coeficiente de determinación muy alto (R = 0.9796) y un bajo error cuadrático medio (RMSE = 0.0213).

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