Sistema de propulsión eléctrico con turbina

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Un sistema de transmisión eléctrica por turbina incluye una turbina de gas con turboeje conectada a un generador eléctrico , que crea electricidad que alimenta motores de tracción eléctricos . No se requiere embrague .

Las transmisiones turbina-eléctricas se utilizan para impulsar tanto locomotoras de turbina de gas (raramente) como buques de guerra .

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Un puñado de locomotoras experimentales de los años 1930 y 1940 utilizaron turbinas de gas como motores principales . Estas turbinas se basaban en la práctica estacionaria, con grandes cámaras de combustión de flujo inverso , intercambiadores de calor y utilizando combustible de búnker de petróleo pesado de bajo costo . En la década de 1960, la idea resurgió, utilizando desarrollos en motores livianos desarrollados para helicópteros y utilizando combustibles de queroseno más livianos . Como estas turbinas eran compactas y livianas, los vehículos se produjeron como vagones de ferrocarril en lugar de locomotoras separadas.

Los sistemas de propulsión turboeléctricos son un subconjunto de lo que en la nomenclatura marina se denomina propulsión eléctrica integrada o IEP, en la que la energía generada se convierte en electricidad antes de utilizarse para impulsar hélices o propulsores . La energía puede ser proporcionada por motores diésel , reactores nucleares o turbinas de gas , en cuyo caso se denomina propulsión turboeléctrica.

Como las turbinas de gas y de vapor son más eficientes a miles de revoluciones por minuto, cuando se necesitan velocidades de turbina más bajas en sistemas puramente mecánicos, esto requiere un engranaje reductor extenso y, a menudo, pesado. ^[1] Esto es especialmente importante en los buques de guerra, ya que a menudo requieren una alta potencia eléctrica independientemente de la velocidad de viaje, así como la capacidad de realizar un crucero eficiente a baja velocidad mientras se mantiene la capacidad de realizar sprints menos eficientes. Por esa razón, los buques de guerra a menudo utilizan sistemas de energía combinados donde se utiliza un motor primario eficiente, como un motor diésel o una turbina de gas pequeña, para navegar mientras que las turbinas de gas grandes se pueden activar para alta velocidad. Cuando un sistema de este tipo utiliza cajas de cambios y embragues para lograr una combinación mecánica de potencia, se los conoce como CODOG ( diesel o gas combinados ) o COGAG ( gas y gas combinados ) respectivamente. Esto aumenta aún más la complejidad y el tamaño de los sistemas de transmisión de potencia mecánica.

Los sistemas de propulsión eléctrica integrados ofrecen la posibilidad de simplificar dichos sistemas combinando la potencia eléctrica en lugar de mecánicamente. Al descartar la transmisión de potencia mecánica, estos sistemas pueden mejorar la eficiencia al permitir que cada sistema funcione a su velocidad más eficiente, mejorar la confiabilidad al reducir la cantidad de componentes y simplificar el diseño del barco, ya que sin la necesidad de conexiones mecánicas directas a las hélices, los motores se pueden colocar de manera óptima. Y si bien los sistemas turboeléctricos suelen ser pesados ​​en comparación con los sistemas mecánicos simples, son similares en peso a los sistemas mecánicos complejos que se utilizan para conectar diferentes motores mientras se genera energía eléctrica.

Una extensión del sistema de propulsión turboeléctrica estándar es el COGES (combinación de gas, electricidad y vapor). En el COGES se utiliza una transmisión primaria de turbina de gas y electricidad con una caldera de recuperación de calor en el flujo de escape para generar vapor que impulsa una turbina de vapor que también genera electricidad. De este modo, el sistema es aún más eficiente, ya que convierte lo que normalmente se rechazaría como calor residual en energía útil. ^[1]

• «La turbina de gas adaptable» de American Scientist. www.americanscientist.org . Archivado desde el original el 2 de abril de 2015.– un artículo sobre los múltiples usos de las turbinas de gas