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La cámara de combustión

Turbina LM2500, con la cámara de combustión en el centro

La cámara de combustión está compuesta por cuatro elementos estructurales: el cono frontal, el domo, la camisa interior y la camisa exterior.

 

 

   La cámara de combustión

El flujo de aire de alta presión que proviene de la descarga del compresor pasa en primer lugar a través del cono frontal, localizado en el extremo anterior de la cámara de combustión. El cono actúa como un divisor de flujo, extrayendo un 25% del flujo total de aire descargado por el compresor. Seguidamente, introduce este aire en el interior de la cámara. El 75% restante del aire, fluye presurizando la zona que está alrededor de la cámara de combustión.

En el interior del domo, el aire (25% del flujo total) es distribuido de manera uniforme a las treinta copas de turbulencia, que también reciben el combustible, que es suministrado por otros treinta atomizadores.

Al combinar la acción de las copas de las turbulencias, que manejan el 25% del aire introducido en la turbina y el efecto atomizador de las toberas de combustible, se produce una mezcla de aire y combustible. Esta mezcla resultante es extremadamente rica y volátil. Una vez formada la mezcla aire/combustible, se introduce en el espacio comprendido entre ambas camisas (interior y exterior). Es aquí donde tienen lugar la ignición y la combustión de dicha mezcla, a altas temperaturas.

El 75% del aire restante de alta presión, denominado aire de enfriamiento o de dilución, se introduce en el interior de la cámara de combustión a través de un gran número de orificios de dilución, que han sido realizados en las camisas interior y exterior. Al entrar en contacto calientes, este aire de disolución sufre una rápida y violenta expansión, suministrando así el flujo másico requerido para accionar las turbinas de alta y baja presión.

 

 

 

Esquema de funcionamiento de la cámara de combustión

Además, el aire de refrigeración evita que la llama entre en contacto con las camisas y el estator, y consigue que la llama esté centrada. A esto, hay que sumarle el efecto refrigerante que se logra, en todo momento, por el efecto de la rápida expansión del aire.

Para evitar que se produzca la acumulación de carbono (coque) en las puntas de las boquillas, se emplea el efecto venturi en el diseño de los atomizadores.

Durante el funcionamiento, la propia llama preexistente en cada una de las copas de turbulencia provoca la ignición de la mezcla, Pero durante los arranques, es necesaria una chispa para iniciar la llama. Esta chispa se produce en el sistema de encendido con el que está dotada la cámara de combustión. Para asegurar que cuando se introduce el combustible inicial se produce efectivamente la combustión, la cámara dispone de un sensor ultravioleta que detecta la ausencia o presencia de llama.

La versión DLE (Dry Low Emission) tiene un aspecto muy diferente al model o convencional (ver figura adjunta).

Turbina LM2500 equipada con quemadores DLE

 

Este tipo de cámara de combustión mejora la combustión y disminuye la temperatura en todo punto de la mezcla combustible, de forma que las emisiones de NOx son muy bajas incluso sin introducir agua de refrigeración (sistema empleado en algunas turbinas para hacer descender las temperaturas puntuales en la cámara cuando se emplean combustibles líquidos. El sistema incluye tres premezcladores en cada uno de los puntos de ignición, y supone una mejora sustanciosa y permite el cumplimiento de las más estrictas legislaciones medioambientales incluso con combustibles líquidos, más propensos a la generación de NOx. 

Cámara triple anular DEL frente a cámara anular simple

 


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