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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE 
MÉXICO 
 
 
 
 
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES 
ZARAGOZA 
 
 
 
“ELABORACIÓN DE LA INGENIERÍA BÁSICA 
PARA UN SISTEMA DE RECUPERACIÓN DE 
CALOR PARA LA DESHIDRATACIÓN DE 
CRUDO” 
 
 
 
 
T E S I S 
 
 QUE PARA OBTENER EL TITULO DE 
 
I N G E N I E R O Q U Í M I C O 
 
 
PRESENTA: 
 
REYES ACOSTA IRVING 
 
 
ASESOR: M en. I. PABLO EDUARDO VALERO TEJEDA 
 
. 
 
 
MÉXICO, DF OCTUBRE 2014 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
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reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el 
respectivo titular de los Derechos de Autor. 
 
 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
A MI ESPOSA. 
“Por haberme brindado el apoyo durante todo 
este tiempo y por la paciencia que me ha tenido”. 
 
 
 A MI PADRE. 
“Porque con tu apoyo y ayuda pude lograr este objetivo 
 del cual espero estés orgulloso”. 
 
 
A MI MADRE. 
“Por haberme dado la vida”. 
 
 A MI TÍA. 
“Porque sin ella esto no habría podido ser posible”. 
 
 
A MIS TÍOS Y FAMILIARES 
“Porque fueron piezas fundamentales durante 
esta etapa de mi vida”. 
 
 
A MI ASESOR DE TESIS Y SINODALES 
 
“Porque tuvieron la paciencia y me guiaron en el camino con sus consejos y su apoyo”. 
 
 
A todos ellos muchas gracias. 
“ELABORACIÓN DE LA INGENIERÍA BÁSICA PARA UN SISTEMA DE RECUPERACIÓN DE CALOR PARA LA 
DESHIDRATACIÓN DE CRUDO” 
 
 
 
ÍNDICE 
 
 
 
ÍNDICE DE CONTENIDO 
 SINOPSIS. 1 
 
 OBJETIVOS. 2 
 GENERAL. 2 
 PARTICULAR. 2 
 
 CAPITULO I: INTRODUCCIÓN. 3 
 
1.1 INTRODUCCIÓN. 4 
1.2 GENERALIDADES DEL PETRÓLEO. 4 
1.3 DESHIDRATACIÓN Y DESALADO DE CRUDO. 7 
1.3.1 DESHIDRATACIÓN DE CRUDO. 7 
1.3.2 MÉTODOS PARA DESHIDRATACIÓN DE CRUDO. 9 
1.3.3 DESALADO DE CRUDO. 12 
 
 CAPITULO II: GENERALIDADES: 15 
 
 OBJETIVO. 16 
 
2.1 TURBOGENERADORES 16 
2.2 TURBINAS. 16 
2.2.1 TIPOS DE TURBINAS. 16 
2.2.2 TURBINAS HIDRÁULICAS. 16 
2.2.2.1 CLASIFICACIÓN. 18 
2.3 TURBOCOMPRESORES. 31 
2.3.1 TEORÍA DE LA COMBUSTIÓN. 33 
2.4 PROCESOS DE COMBUSTIÓN EN TURBOGENERADORES Y 
TURBOCOMPRESORES DE GAS. 
35 
 
 CAPITULO III: MARCO TEÓRICO. 42 
 
 OBJETIVO. 43 
 
3.1 UNIDADES DE RECUPERACIÓN DE CALOR. 43 
3.2 CARACTERÍSTICAS. 43 
3.3 INTERCAMBIADORES DE CALOR. 44 
3.3.1 FUNCIONAMIENTO. 49 
3.3.2 MATERIALES. 51 
3.3.3 MÉTODOS DE CÁLCULO. 55 
 
 CAPITULO IV: INGENIERÍA BÁSICA. 62 
 
 OBJETIVO. 63 
 INTRODUCCIÓN. 63 
 
4.1 BASES DE DISEÑO. 63 
4.1.1 GENERALIDADES. 72 
4.1.2 FACTOR DE SERVICIO, CAPACIDAD, RENDIMIENTO Y FLEXIBILIDAD. 72 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 “ELABORACIÓN DE LA INGENIERÍA BÁSICA PARA UN SISTEMA DE RECUPERACIÓN DE CALOR PARA LA 
 DESHIDRATACIÓN DE CRUDO” 
4.1.3 FLUJO Y ESPECIFICACIÓN DE LAS ALIMENTACIONES DE PROCESO 73 
 EN LIMITE DE BATERÍA. 4.1.4 ESPECIFICACIÓN DE LOS PRODUCTOS EN 
LIMITE DE BATERÍA. 74 4.1.5 CONDICIONES DE LA ALIMENTACIÓN EN 
LÍMITE DE BATERÍA. 75 4.1.6 CONDICIONES DE LOS PRODUCTOS EN 
LÍMITE DE BATERÍA. 75 4.1.7 ELIMINACIÓN DE DESECHOS. 
76 4.1.8 SERVICIOS AUXILIARES Y AGENTES QUÍMICOS. 76 
4.1.8.1 SERVICIOS AUXILIARES. 76 
4.1.8.2 SALIDA DE GAS A SISTEMAS DE COMPRESIÓN BOOSTER. 76 
4.1.8.3 SISTEMA DE DRENAJES A PRESIÓN Y ABIERTO ACEITOSO. 76 
4.1.8.4 AIRE DE INSTRUMENTOS Y DE PLANTA. 77 
4.1.8.5 GAS COMBUSTIBLE. 77 
4.1.8.6 AGUA CONTRAINCENDIOS. 77 
4.1.8.7 ENERGÍA ELÉCTRICA. 77 
4.1.8.8 SISTEMAS DE DESFOGUE DE ALTA Y BAJA PRESIÓN. 77 
4.1.8.9 AGENTES QUÍMICOS. 77 
4.1.9 CONDICIONES CLIMATOLÓGICAS. 78 
4.1.10 LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA. 78 
4.1.11 NORMAS, CÓDIGOS Y ESPECIFICACIONES. 79 
4.2 BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA. 93 
4.3 DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO (DFP). 95 
4.4 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO. 97 
4.5 HOJAS DE DATOS. 98 
4.6 DIAGRAMA DE TUBERÍAS E INSTRUMENTACIÓN. 117 
4.7 DESCRIPCIÓN TÉCNICA DE LOS EQUIPOS. 125 
4.7.1 TANQUE DE EXPANSIÓN DE ACEITE TÉRMICO. 125 
4.7.2 BOMBAS DE ACEITE TÉRMICO. 125 
4.7.3 UNIDADES DE RECUPERACIÓN DE CALOR. 127 
4.7.4 AERO ENFRIADOR DE ACEITE TÉRMICO. 130 
4.7.5 TANQUE DE REPOSICIÓN DE ACEITE TÉRMICO. 130 
4.8 CRITERIOS DE DISEÑO. 131 
4.9 PLANO DE LOCALIZACIÓN GENERAL. 132 
4.10 PLANO DE NOTAS GENERALES. 138 
4.11 ÍNDICE DE SERVICIOS. 140 
4.12 LISTA DE LÍNEAS. 144 
4.13 REQUERIMIENTOS DE SERVICIOS AUXILIARES Y AGENTE QUÍMICOS. 153 
4.14 INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA. 157 
 CONCLUSIONES. 160 
 BIBLIOGRAFÍA. 162 
 ÍNDICE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“ELABORACIÓN DE LA INGENIERÍA BÁSICA PARA UN SISTEMA DE RECUPERACIÓN DE CALOR PARA LA 
DESHIDRATACIÓN DE CRUDO” 
 
 
 
ÍNDICE 
 
 
ÍNDICE DE FIGURAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIG. No. 1.1 PROCESO DE EXTRACCIÓN. 6 
FIG. No. 1.2 DIAGRAMA DE FLUJO PARA LA DESHIDRATACIÓN DE CRUDO. 9 
FIG. No. 1.3 ESQUEMA DEL PROCESO DE ELECTROCOALESCENCIA. 10 
FIG. No. 1.4 TIPOS DE TRATADORES. 11 
FIG. No. 1.5 ETAPAS DEL DESALADO DE CRUDO. 13 
FIG. No. 1.6 PROCESO DE DESALADO DE CRUDO. 13 
FIG. No. 2.1 TURBINA DE ASPIRACIÓN. 18 
FIG. No. 2.2 TURBINA DE REACCIÓN. 19 
FIG. No. 2.3 TURBINA DE HÉLICE. 20 
FIG. No. 2.4 IMÁGENES DE TURBINA TIPO PELTON. 20 
FIG. No. 2.5 TURBINA FRANCIS. 21 
FIG. No. 2.6 TURBINA OSSBERGER. 21 
FIG. No. 2.7 TURBINA DE VAPOR. 22 
FIG. No. 2.8 PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DE UNA TURBINA DE VAPOR. 23 
FIG. No. 2.9 ROTOR DE UNA TURBINA. 24 
FIG. No. 2.10 CARCASA DE UNA TURBINA DE VAPOR. 25 
FIG. No. 2.11 EL COMPRESOR. 25 
FIG. No. 2.12 EL COMBUSTOR. 26 
FIG. No. 2.13 TURBINA DE GAS TÍPICA. 26 
FIG. No. 2.14 ACCESORIO DE UNA TURBINA. 27 
FIG. No. 2.15 CORTE DE UNA TURBINA DE GAS PEQUEÑA. 27 
FIG. No. 2.16 CICLO DE LA TURBINA A GAS. 28 
FIG. No. 2.17 GENERADOR. 29 
FIG. No. 2.18
 
 DISPOSICIÓN DE ELEMENTOS EN UN ALTERNADOR 
SIMPLE DE EXCITACIÓN PERMANENTE CON DOS PARES DE 
POLOS. 
29 
FIG. No. 2.19 FUNCIONAMIENTO DE UN TURBOCOMPRESOR. 31 
FIG. No. 2.20 FUNCIONAMIENTO DE UNA TURBINA DE GAS. 32 
FIG. No. 2.21 TURBINA DE GAS EN CICLO SIMPLE ABIERTO. 33 
FIG. No. 2.22 COMO FUNCIONA EL MOTOR DE UNA TURBINA. 36 
FIG. No. 2.23 ÁREA DE COMBUSTIÓN. 37 
FIG. No. 2.24 ETAPA DE TURBINA. 37 
FIG. No. 2.25 TIPOS DE INYECTORES. 40 
FIG. No. 3.1 INTERCAMBIADOR DE CALOR DE FLUJO PARALELO. 45 
FIG. No. 3.2
 
 PERFILES DE TEMPERATURA EN UN CAMBIADOR DE CALOR 
CON FLUJO EN PARALELO Y FLUJO EN CONTRACORRIENTE. 
46 
FIG. No. 3.3 INTERCAMBIADOR DE FLUJO CRUZADO. 46 
FIG. No. 3.4 ESQUEMA DE UNA CALDERA SIMPLE. 47 
FIG. No. 3.5 INTERCAMBIADOR DE TUBOS Y CORAZA. 47 
FIG. No. 3.6
 
 ESQUEMA DE TORRES DE ENFRIAMIENTO POR CONVECCIÓN 
NATURAL Y POR CONVECCIÓN FORZADA RESPECTIVAMENTE. 
48 
FIG. No. 3.7 FACTOR DE CORRECCIÓN MTD. 59 
 
 
 
 
 
“ELABORACIÓN DE LA INGENIERÍA BÁSICA PARA UN SISTEMA DE RECUPERACIÓN DE CALOR PARA LA 
DESHIDRATACIÓN DE CRUDO” 
 
 
 
ÍNDICE 
 
 
ÍNDICE DE TABLAS 
TABLANo. 1.1 PROPIEDADES DEL PETRÓLEO CRUDO. 5 
TABLA No. 1.2 IDENTIFICACIÓN DE RIESGO SEGÚN N.F.P.A. (NATIONAL 
FIRE PROTECTION ASSOCIATION). 
6 
TABLA No. 1.3 HISTORIA DEL USO DE DESHIDRATADORES. 10 
TABLA No. 3.1 USO MÁS COMÚN DE INTERCAMBIADORES DE CALOR. 48 
TABLA No. 3.2 RESIDUOS SU FUENTE Y LA CALIDAD. 49 
TABLA No. 3.3 INCRUSTACIONES MÁS COMUNES. 55 
TABLA No. 3.4 VALORES PARA 1000Ω EN FUNCIÓN DE Χ Y Ψ. 58 
 
“ELABORACIÓN DE LA INGENIERÍA BÁSICA PARA UN SISTEMA DE RECUPERACIÓN DE CALOR PARA LA 
DESHIDRATACIÓN DE CRUDO” 
 
 
 
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SINOPSIS 
 
Actualmente la recuperación de calor ha tenido un fuerte impacto dentro de la industria debido a que se 
ahorra dinero mediante este método y se evita la quema de combustibles fósiles en aquellos procesos en 
donde puede ahorrarse esta. 
 
El objetivo de esta tesis es elaborar la ingeniería básica para un sistema de recuperación de calor para la 
deshidratación de crudo para esto es de gran utilidad la descripción de la turbina de gas, equipo del cual se 
llevara a cabo la recuperación de calor también se debe conocer cómo funciona tanto la turbina a gas como 
los equipos de recuperación de calor, de la misma manera para el logro de este trabajo se deben conocer los 
documentos de ingeniería básica. 
Este trabajo muestra el proceso que se lleva a cabo para la recuperación de calor de turbinas a gas para 
calentar aceite térmico utilizado en el proceso de deshidratación de crudo. Se inicia esta tesis revisando los 
conceptos básicos del petróleo así como la formación y el rompimiento de las emulsiones crudo-agua y los 
procesos de deshidratación y desalado de crudo esto en el capítulo uno, en el segundo capítulo se detalla lo 
que respecta a el tema de turbinas, este capítulo explica los tipos de turbinas, su funcionamiento y el tema de 
combustión en turbinas. 
En el capítulo tres se describe el tema de los recuperadores de calor e intercambiadores de calor dando a 
conocer a grandes rasgos su funcionamiento y clasificación. Este capítulo es muy importante ya que a este 
tipo de equipos son los que llevan a cabo la recuperación del calor de los gases de escape que segregan las 
turbinas a gas y son los equipos principales a los cuales se refiere esta tesis. 
En el capítulo cuatro se describe la Ingeniería básica necesaria para el sistema de recuperación de calor 
segregado por los gases de escape de las turbinas. 
Finalmente se llega a la conclusión de que tener un sistema de recuperación de calor dentro de este tipo de 
procesos resulta adecuado ya que no es necesario quemar combustibles fósiles que de otra forma solo se 
desperdiciaría como en el caso de la deshidratación de crudo el uso de un recuperador de calor en el proceso 
es benéfico ya que la energía liberada en los gases de escape será utilizada en vez de desperdiciarse 
mediante el intercambio de calor entre los gases de escape y el aceite térmico el cual calentara la emulsión 
crudo-agua para pasar a un deshidratador después. 
De igual forma es importante desarrollar de la mejor manera y la ingeniería básica del proyecto para contar 
con la información básica necesaria para el desarrollo de la ingeniería de detalle, ingeniería de procura, 
construcción, pruebas y puesta en marcha de un sistema de recuperación de calor. 
 
Por último se presenta la bibliografía que para esta tesis fue utilizada. 
 
 
 
 
 
“ELABORACIÓN DE LA INGENIERÍA BÁSICA PARA UN SISTEMA DE RECUPERACIÓN DE CALOR PARA LA 
DESHIDRATACIÓN DE CRUDO” 
 
 
 
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OBJETIVOS 
 
GENERAL: 
Elaborar la Ingeniería Básica para un sistema de recuperación de calor para la deshidratación de crudo. 
PARTICULAR: 
 Describir el funcionamiento de una turbina de gas así como su sistema de combustión. 
 
 Describir el funcionamiento de un recuperador de calor y los materiales que se utilizan para su 
elaboración. 
 
 Señalar los criterios con los que se elaboraron los Documentos de la ingeniería básica para el 
sistema de recuperación de calor para la deshidratación de crudo. 
 
 
 
 
 
 
“ELABORACIÓN DE LA INGENIERÍA BÁSICA PARA UN SISTEMA DE RECUPERACIÓN DE CALOR PARA LA 
DESHIDRATACIÓN DE CRUDO” 
 
 
 
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“ELABORACIÓN DE LA INGENIERÍA BÁSICA PARA UN SISTEMA DE RECUPERACIÓN DE CALOR PARA LA 
DESHIDRATACIÓN DE CRUDO” 
 
 
 
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1.1 INTRODUCCIÓN 
Como resultado de los elevados y crecientes costos de los combustibles fósiles y de la preocupación mundial 
por el ahorro de los mismos, así como por la reducción de los gases de efecto invernadero que su combustión 
origina, los equipos recuperadores de calor adquieren una importancia creciente. Un sistema de recuperación 
de calor absorbe una parte importante de la energía calorífica de los gases generados en la combustión de un 
combustible sólido, líquido o gaseoso, en el proceso de fusión, calentamiento, tueste, secado, etc., de un 
determinado producto. La energía calorífica absorbida es transmitida a otro fluido, la mayoría de las veces el 
aire de combustión para el propio proceso, y el ahorro de combustible es tan considerable que el recuperador 
se amortiza en pocos meses, consiguiendo además una reducción drástica de emisiones de gases de efecto 
invernadero. Se pueden instalar sistemas de recuperación de calor en todos los canales de escape de gases 
procedentes de un proceso productivo donde se desee recuperar calor. 
Para este trabajo de tesis se considera el caso específico de la deshidratación de crudo mediante tratamiento 
térmico en el cual se pueden aprovechar los gases de escape de las turbinas de gas de los turbocompresores 
para el calentamiento de otro fluido. Durante este proceso se utilizan equipos calentadores-tratadores, los 
calentadores ya sean directos o indirectos llevan consigo una liberación de gases de combustión a la 
atmosfera, estos contribuyen al efecto invernadero y además se desperdicia energía que puede ser 
aprovechada. 
Es por lo anterior que es conveniente instalar equipos de recuperación de calor con los cuales la energía 
liberada al ambiente por esos equipos de calentamiento puede ser reutilizada y aprovechada. De esta manera 
no se liberan gases de efecto invernadero y se aprovecha la energía. 
A continuación se darán a conocer los aspectos generales del petróleo y su proceso de desalado y de 
deshidratación. 
1.2 GENERALIDADES DEL PETRÓLEO 
El petróleo es un recurso natural no renovable y actualmente es la principal fuente de energía en los países 
desarrollados. 
El petróleo (del griego: πετρέλαιον, "aceite de roca")´ es una mezcla homogénea de compuestos orgánicos, 
principalmente hidrocarburos insolubles en agua. También es conocido como petróleo crudo o simplemente 
crudo. 
Es de origen fósil, fruto de la transformación de materia orgánica procedente de zooplancton y algas que, 
depositados en grandes cantidades en fondos anóxicos de mares o zonas lacustres del pasado geológico, 
fueron posteriormente enterrados bajo pesadas capas de sedimentos. La transformación química (craqueo 
natural) debida al calor y a la presión durante la diagénesis produce, en sucesivas etapas, desde betún a 
hidrocarburos cada vez más ligeros (líquidos y gaseosos). Estos productos ascienden hacia la superficie, por 
su menor densidad, gracias a la porosidad de las rocas sedimentarias. Cuando se dan las circunstancias 
geológicas que impiden dicho ascenso (trampas petrolíferas como rocas impermeables, estructuras 
anticlinales, márgenes de diapiros salinos, etc.) se forman entonces los yacimientos petrolíferos. 
En condiciones normales es un líquido bituminoso que puede presentar gran variación en diversos parámetros 
como color y viscosidad (desde amarillentos y poco viscosos como la gasolina hasta líquidos negros tan 
viscosos que apenas fluyen), densidad (entre 0,75 g/ml y 0,95 g/ml), capacidad calorífica, etc. Estas 
variaciones se deben a la diversidadde concentraciones de los hidrocarburos que componen la mezcla. 
http://es.wikipedia.org/wiki/Recurso_natural#Recursos_no_renovables
http://es.wikipedia.org/wiki/Fuente_de_energ%C3%ADa
http://es.wikipedia.org/wiki/Pa%C3%ADs_desarrollado
http://es.wikipedia.org/wiki/Pa%C3%ADs_desarrollado
http://es.wikipedia.org/wiki/Mezcla
http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_homog%C3%A9neo
http://es.wikipedia.org/wiki/Compuesto_org%C3%A1nico
http://es.wikipedia.org/wiki/Hidrocarburo
http://es.wikipedia.org/wiki/Solubilidad
http://es.wikipedia.org/wiki/Agua
http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%B3sil
http://es.wikipedia.org/wiki/Materia_org%C3%A1nica
http://es.wikipedia.org/wiki/Zooplancton
http://es.wikipedia.org/wiki/Alga
http://es.wikipedia.org/wiki/Anoxia
http://es.wikipedia.org/wiki/Mar
http://es.wikipedia.org/wiki/Lago
http://es.wikipedia.org/wiki/Paleogeograf%C3%ADa
http://es.wikipedia.org/wiki/Rocas_sedimentarias
http://es.wikipedia.org/wiki/Craqueo
http://es.wikipedia.org/wiki/Diag%C3%A9nesis
http://es.wikipedia.org/wiki/Bet%C3%BAn
http://es.wikipedia.org/wiki/Trampa_petrol%C3%ADfera
http://es.wikipedia.org/wiki/Anticlinal
http://es.wikipedia.org/wiki/Diapiro
http://es.wikipedia.org/wiki/Yacimiento_petrol%C3%ADfero
http://es.wikipedia.org/wiki/Condiciones_normales
http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquido
http://es.wikipedia.org/wiki/Color
http://es.wikipedia.org/wiki/Viscosidad
http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad
http://es.wikipedia.org/wiki/Gramo
http://es.wikipedia.org/wiki/Litro
http://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_calor%C3%ADfica
http://es.wikipedia.org/wiki/Concentraci%C3%B3n
http://es.wikipedia.org/wiki/Hidrocarburos
“ELABORACIÓN DE LA INGENIERÍA BÁSICA PARA UN SISTEMA DE RECUPERACIÓN DE CALOR PARA LA 
DESHIDRATACIÓN DE CRUDO” 
 
 
 
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Composición: El petróleo está formado principalmente por hidrocarburos, que son compuestos de hidrógeno 
y carbono, en su mayoría parafinas, naftenos y aromáticos. Junto con cantidades variables de derivados 
saturados homólogos del metano (CH4). Su fórmula general es CnH2n+2. 
 Cicloalcanos o cicloparafinas-naftenos: hidrocarburos cíclicos saturados, derivados del ciclopropano 
(C3H6) y del ciclohexano (C6H12). Muchos de estos hidrocarburos contienen grupos metilo en 
contacto con cadenas parafínicas ramificadas. Su fórmula general es CnH2n. 
 Hidrocarburos aromáticos: hidrocarburos cíclicos insaturados constituidos por el benceno (C6H6) y 
sus homólogos. Su fórmula general es CnHn. 
 Alquenos u olefinas: moléculas lineales o ramificadas que contienen un enlace doble de carbono (-
C=C-). Su fórmula general es CnH2n. Tienen terminación -"eno". 
 Dienos: Son moléculas lineales o ramificadas que contienen dos enlaces dobles de carbono. Su 
fórmula general es CnH2n-2. 
 Alquinos: moléculas lineales o ramificadas que contienen un enlace triple de carbono. Su fórmula 
general es: CnH2n-2. Tienen terminación -"ino". 
Además de hidrocarburos, el petróleo contiene otros compuestos que se encuentran dentro del grupo de 
orgánicos, entre los que destacan sulfurosorgánicos, compuestos de nitrógeno y de oxígeno. También hay 
trazas de compuestos metálicos, tales como sodio (Na), hierro (Fe), níquel (Ni), vanadio (V) o plomo (Pb). 
Asimismo, se pueden encontrar trazas de porfirinas. 
Propiedades físicas y químicas del petróleo: Para poder realizar cualquier proceso del petróleo es de 
mucha importancia conocer cuáles son sus características físicas y químicas para poder aplicar de mejor 
manera el mecanismo o proceso para su refinación, es por ello que a continuación se presentan de manera 
general las propiedades tanto físicas como químicas del crudo así como su identificación de riesgo según 
N.F.P.A (National Fire Protection Association). 
 
 
TABLA No. 1.1 PROPIEDADES DEL PETRÓLEO CRUDO 
 
 
 
http://es.wikipedia.org/wiki/Hidrocarburo
http://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno
http://es.wikipedia.org/wiki/Carbono
http://es.wikipedia.org/wiki/Parafina
http://es.wikipedia.org/wiki/Nafteno
http://es.wikipedia.org/wiki/Hidrocarburo_arom%C3%A1tico
http://es.wikipedia.org/wiki/Metano
http://es.wikipedia.org/wiki/Cicloalcano
http://es.wikipedia.org/wiki/Compuesto_saturado
http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclopropano
http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclohexano
http://es.wikipedia.org/wiki/Grupo_metilo
http://es.wikipedia.org/wiki/Hidrocarburo_arom%C3%A1tico
http://es.wikipedia.org/wiki/Insaturado
http://es.wikipedia.org/wiki/Benceno
http://es.wikipedia.org/wiki/Alqueno
http://es.wikipedia.org/wiki/Olefina
http://es.wikipedia.org/wiki/Dieno
http://es.wikipedia.org/wiki/Alquino
http://es.wikipedia.org/wiki/Sulfuro
http://es.wikipedia.org/wiki/Sulfuro
http://es.wikipedia.org/wiki/Nitr%C3%B3geno
http://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno
http://es.wikipedia.org/wiki/Sodio
http://es.wikipedia.org/wiki/Hierro
http://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%ADquel
http://es.wikipedia.org/wiki/Vanadio
http://es.wikipedia.org/wiki/Plomo
http://es.wikipedia.org/wiki/Porfirina
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DESHIDRATACIÓN DE CRUDO” 
 
 
 
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Inflamabilidad 3 Material inflamable que puede fácilmente entrar en ignición bajo las condiciones normales de 
temperatura. 
Salud 1 Material que bajo exposición de fuego podría causar irritación pero solo un daño residual menor 
requiriendo solo protección respiratoria. 
Reactividad 0 Material normalmente estable aún bajo condiciones de exposición al fuego y que no reacciona con 
agua. 
TABLA No. 1.2 IDENTIFICACIÓN DE RIESGO SEGÚN N.F.P.A. (NATIONAL FIREPROTECTION ASSOCIATION) 
 
Clasificación del petróleo según su gravedad API: Relacionándolo con su gravedad API el American 
Petroleum Institute clasifica el petróleo en "liviano", "mediano", "pesado" y "extrapesado": 
 Crudo liviano o ligero: tiene gravedades API mayores a 31,1 °API 
 Crudo medio o mediano: tiene gravedades API entre 22,3 y 31,1 °API. 
 Crudo pesado: tiene gravedades API entre 10 y 22,3 °API. 
 Crudo extrapesado: gravedades API menores a 10 °API. 
 
 
FIG. No. 1.1 PROCESO DE EXTRACCIÓN 
 
Yacimiento petrolífero: El petróleo se extrae mediante la perforación de un pozo sobre el yacimiento. Si la 
presión de los fluidos es suficiente, forzará la salida natural del petróleo a través del pozo que se conecta 
mediante una red de oleoductos hacia su tratamiento primario, donde se deshidrata y estabiliza eliminando los 
compuestos más volátiles. Posteriormente se transporta a refinerías o plantas de mejoramiento. Durante la 
vida del yacimiento, la presión descenderá y será necesario usar otras técnicas para la extracción del 
petróleo. Esas técnicas incluyen la extracción mediante bombas, la inyección de agua o la inyección de gas, 
entre otras. 
Los componentes químicos del petróleo se separan y obtienen por destilación mediante un proceso de 
refinamiento. De él se extraen diferentes productos, entre otros: propano, butano, gasolina, queroseno, 
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Prospeccion_petroleo.svg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Prospeccion_petroleo.svg
http://es.wikipedia.org/wiki/Gravedad_API
http://es.wikipedia.org/wiki/Petr%C3%B3leo_crudo_liviano
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Petr%C3%B3leo_crudo_medio&action=edit&redlink=1
http://es.wikipedia.org/wiki/Petr%C3%B3leo_crudo_pesado
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Petr%C3%B3leo_crudo_extrapesado&action=edit&redlink=1
http://es.wikipedia.org/wiki/Yacimiento_petrol%C3%ADfero
http://es.wikipedia.org/wiki/Pozo_petrol%C3%ADfero
http://es.wikipedia.org/wiki/Yacimiento_petrol%C3%ADfero
http://es.wikipedia.org/wiki/Oleoducto
http://es.wikipedia.org/wiki/Destilaci%C3%B3n
http://es.wikipedia.org/wiki/Refiner%C3%ADa
http://es.wikipedia.org/wiki/Propano
http://es.wikipedia.org/wiki/Butano
http://es.wikipedia.org/wiki/Gasolina
http://es.wikipedia.org/wiki/Queroseno
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Prospeccion_petroleo.svg
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gasóleo, aceites lubricantes, asfaltos, carbón de coque, etc. Todos estos productos, de baja solubilidad, se 
obtienen en el orden indicado, de arriba abajo, en las torres de fraccionamiento. 
Debido a la importancia fundamental para la industria manufacturera y el transporte, el incremento del precio 
del petróleo puede ser responsable de grandes variaciones en las economías locales y provoca un fuerte 
impacto en la economía global. 
1.3 DESHIDRATACIÓN Y DESALADO DE CRUDO 
1.3.1 DESHIDRATACIÓN DE CRUDO 
La deshidratación de crudo es el proceso mediante el cual se separa el agua asociada con el crudo, ya sea en 
forma emulsionada o libre, hasta lograr reducir su contenido a un porcentaje previamente especificado. 
Generalmente, este porcentaje es igual o inferior al 1 % de agua. Una parte del agua producida por el pozo 
petrolero, llamada agua libre, se separa fácilmente del crudo por acción de la gravedad, tan pronto como la 
velocidad de los fluidos es suficientemente baja. La otra parte del agua está íntimamente combinada con el 
crudo en forma de una emulsión de gotas de agua dispersadas en el aceite, la cual se llama emulsión 
agua/aceite (W/O). 
 
El agua y el aceite son esencialmente inmiscibles, por lo tanto, estos dos líquidos coexisten como dos líquidos 
distintos. Las solubilidades de hidrocarburos son bajas, pero varían desde 0.0022 ppm para el tetradecano 
hasta 1.760 ppm para el benceno en agua. La presencia de dobles enlace carbono-carbono incrementan la 
solubilidad del agua. El agua está lejos de ser soluble en hidrocarburos saturados y su solubilidad disminuye 
con el incremento del peso molecular de los hidrocarburos. 
 
Durante las operaciones de extracción del petróleo, la mezcla bifásica de petróleo crudo y agua de formación 
se desplazan en el medio poroso a una velocidad del orden de 1 pie/día, lo que es insuficiente para que se 
forme una emulsión. Sin embargo, al pasar por todo el aparataje de producción durante el levantamiento y el 
transporte en superficie (bombas, válvulas, codos, restricciones, etc.) se produce la agitación suficiente para 
que el agua se disperse en el petróleo en forma de emulsión W/O estabilizada por las especies de actividad 
interfacial presentes en el crudo. Las emulsiones formadas son macro-emulsiones W/O con diámetro de gota 
entre 0,1 a 100 μm. 
 
Existen tres requisitos esenciales para formar una emulsión: 
 
• Dos líquidos inmiscibles, como el agua y el aceite. 
• Suficiente agitación para dispersar uno de los líquidos en pequeñas gotas en el otro. 
• Un agente emulsionante para estabilizar las gotas dispersas en la fase continúa. 
 
En los campos petroleros las emulsiones de agua en aceite (W/O) son llamadas emulsiones directas, mientras 
que las emulsiones de aceite en agua (O/W) son llamadas emulsiones inversas. Esta clasificación es muy 
particular de la industria petrolera, ya que en general las emulsiones O/W son denominadas emulsiones 
normales y las W/O son las inversas. 
 
En las emulsiones directas, la fase acuosa dispersa se refiere generalmente como agua y sedimento (A&S) y 
la fase continua es petróleo crudo. El A&S es principalmente agua salina; sin embargo, sólidos tales como 
arena, lodos, carbonatos, productos de corrosión y sólidos precipitados o disueltos se encuentran también 
presentes, por lo que A&S también es llamada Agua y Sedimento Básico (A&SB). 
 
Otra terminología en la industria petrolera es clasificar las emulsiones directas producidas como duras y 
suaves. Por definición una emulsión dura es muy estable y difícil de romper, principalmente porque las gotas 
dispersas son muy pequeñas. Por otro lado, una emulsión suave o dispersión es inestable y fácil de romper. 
En otras palabras, cuando un gran número de gotas de agua de gran diámetro están presentes, ellas a 
menudo se separan fácilmente por la fuerza gravitacional. El agua que se separa en menos de cinco minutos 
es llamada agua libre. 
 
La cantidad de agua remanente emulsionada varía ampliamente desde 1 a 60 % en volumen. En los crudos 
medianos y livianos (>20 °API) las emulsiones contienen típicamente de 5 a 20 % volumen de agua, mientras 
http://es.wikipedia.org/wiki/Gas%C3%B3leo
http://es.wikipedia.org/wiki/Lubricante
http://es.wikipedia.org/wiki/Asfalto
http://es.wikipedia.org/wiki/Carb%C3%B3n_de_coque
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que en los crudos pesados y extrapesados (<20 °API) tienen a menudo de 10 a 35 % de agua. La cantidad de 
agua libre depende de la relación agua/aceite y varía significativamente de un pozo a otro. 
 
La inyección de vapor y la inyección de agua a yacimientos son factores que promueven la formación de 
emulsiones. 
 
¿Cuáles son los agentes emulsionantes? 
 
Los agentes emulsionantes son numerosos y pueden ser clasificados de la siguiente manera: 
 
 Compuestos naturales surfactantes tales como asfáltenos y resinas conteniendo ácidos orgánicos y 
bases, ácidos nafténicos, ácidos carboxílicos, compuestos de azufre, fenoles, cresoles y otros 
surfactantes naturales de alto peso molecular. 
 
 Sólidos finamente divididos, tales como arena, arcilla, finos de formación, esquistos, lodos de 
perforación, fluidos para estimulación, incrustaciones minerales, productos de la corrosión (por 
ejemplo sulfuro de hierro, óxidos), parafinas, asfaltenos precipitados. Los fluidos para estimulación de 
pozos pueden contribuir a formar emulsiones muy estables. 
 
 Químicos de producción añadidos tales como inhibidores de corrosión, biocidas, limpiadores, 
surfactantes y agentes humectantes. 
 
Los surfactantes naturales se definen como macromoléculas con actividad interfacial que tienen un alto 
contenido de aromáticos y por lo tanto relativamente planas con al menos un grupo polar y colas lipofílicas, 
con actividad interfacial. Estas moléculas pueden apilarse en forma de micelas. Se forman de las fracciones 
ácidas de asfaltenos, resinas, ácidos nafténicos y materiales porfirínicos. 
 
Estos surfactantes pueden adsorberse a la interface de la gota de agua y formar una película rígida que 
resulta en una alta estabilidad de la emulsión W/O formada, lo cual ocurre en menos de tres días. Es por eso, 
que la emulsión debe tratarse lo más pronto posible con diferentes agentes tales como: química 
deshidratante, calor, sedimentación por centrifugación o electrocoalescencia. 
 
La película interfacial formada estabiliza la emulsión debido a las siguientes causas: 
 
a) Aumenta la tensión interfacial. Por lo general, para emulsiones de crudo la tensión interfacial es de 
30 a 36 mN/m. La presencia de sales también aumenta la tensión interfacial. 
 
b) Forman una barrera viscosa que inhibe la coalescencia de las gotas. Este tipo de película ha sido 
comparada con una envoltura plástica. 
 
c) Si el surfactante o partícula adsorbida en la interfase es polar, su carga eléctrica provoca que se 
repelan unas gotas con otras. 
 
Un segundo mecanismo de estabilización ocurre cuando los emulsionantes son partículas sólidas muy finas. 
Para ser agentes emulsionantes, las partículas sólidas deben ser más pequeñas que las gotas suspendidas y 
deben ser mojadas por el aceite y el agua. Luego estas finas partículas sólidas o coloides (usualmente con 
surfactantes adheridos a su superficie) se colectan en la superficie de la gota y forman una barrera física. 
Ejemplos comunes de este tipo de emulsionante son el sulfuro de hierro y la arcilla. 
 
¿Cómo prevenir la formación de la emulsión agua en petróleo? 
 
Las emulsiones se forman en el aparataje de producción del pozo y en las instalaciones de superficie debido 
al cizallamiento, por lo que es recomendable eliminar la turbulencia y remover el agua del aceite lo más pronto 
posible. Algunos recomiendan inyectar el surfactante a fondo de pozo para prevenir la formación de la 
emulsión.Las recomendaciones anteriores no siempre son posibles lograrlas, por lo que en muchos casos es 
necesario prepararse para el rompimiento de la emulsión inevitablemente formada. 
 
La mejor forma de deshidratar es evitar que se produzca la emulsión o por lo menos reducir al máximo las 
condiciones que favorezcan la emulsionación. 
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En pozos fluyentes, una agitación considerable es generalmente causada por el gas disuelto saliendo de la 
solución (el gas se desorbe) conforme decrece la presión. Este gas también causa turbulencia cuando fluye 
junto con la mezcla bifásica agua-aceite a través de accesorios y restricciones en la tubería de producción; 
pasa por supuesto lo mismo cuando se utiliza el levantamiento con gas. Esta turbulencia puede ser reducida, 
pero no eliminada, instalando un estrangulador de fondo. Este estrangulador reduce la estabilidad de la 
emulsión por las siguientes causas: 
 
a) Hay menos presión diferencial. 
b) La temperatura de fondo de pozo es considerablemente más alta que la temperatura en la 
superficie. 
c) Hay flujo laminar para una gran distancia corriente abajo del estrangulador de fondo y por lo tanto, 
menos turbulencia. 
 
Actualmente, el 90 % de las técnicas utilizadas para la extracción de petróleo crudo generan o agravan los 
problemas de emulsionación. Los químicos usados en las fracturas de la formación, estimulaciones de pozos, 
inhibición de corrosión, etc., frecuentemente causan problemas de emulsionación muy severos, por lo que 
existen también métodos para romperlas, tales como el calentamiento, aditivos químicos, tratamiento eléctrico 
y asentamiento. 
 
En los casos de bajo contenido de agua (< 10%) resulta ventajoso añadir agua en fondo de pozo antes que se 
produzca la emulsión porque así la emulsión formada será menos estable (el tamaño de gotas aumenta y se 
favorece la coalescencia). 
 
1.3.2 MÉTODOS PARA DESHIDRATACIÓN DE CRUDO 
 
El petróleo crudo es una mezcla de aceite, agua, gas y otros componentes. No toda el agua que se produce 
en los pozos está emulsionada; una parte de ella es libre y se elimina por efecto de la gravedad. La otra está 
combinada con el crudo en forma de emulsión de gotas dispersas en aceite. 
 
 
 
FIG. No. 1.2 DIAGRAMA DE FLUJO PARA LA DESHIDRATACIÓN DE CRUDO 
 
 
Es posible aplicar uno o varios métodos de deshidratación. En general, se usa una combinación de éstos para 
lograr la separación efectiva de la emulsión: 
 
Tratamiento químico: Consiste en aplicar un producto desemulsificante conocido como ―química 
deshidratante‖, el cual debe ser inyectado tan pronto como sea posible, permitiendo más tiempo de contacto y 
previniendo la formación de emulsión corriente abajo del proceso. 
 
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Por lo general, los agentes desemulsionantes comerciales son mezclas de varios componentes de diferentes 
estructuras químicas y materiales poliméricos de una amplia distribución de pesos moleculares. Están 
formados por un 30-50% de surfactantes y un 70-50% de solventes adecuados como nafta aromática y 
alcoholes. 
 
Deben tener 3 efectos fundamentales: 
 Inhibir la formación de una película rígida. 
 Debilitar la película volviéndola compresible. 
 Cambiar la formulación del sistema para alcanzar la condición de SAD = 0. 
 
 
Periodo Dosificación (ppm) Tipo de química 
1920 1.000 Jabones, sales de acidosnaftènicos, aromaticos y alquiaromaticos, 
sulfonatos, aceite de castor sulfatado. 
1930 1.000 Sulfonatos de petróleo, esteres de acidossulfosuccinicos, di-epoxicos. 
Desde 1935 100-500 Acidos grasos etoxilados, alcoholes grasos y alquilfenoles 
Desde 1950 100 Copolimeros bloques de oxido de etileno/oxido de propileno EO/PO, 
resinas palquilfenolformaldehidas + EO/PO y modificaciones 
Desde 1965 30-50 Aminas oxialquiladas, poliaminas 
Desde 1976 10-30 Oxialquilados, resinas p-alquilfenolformaldehidas cíclicas y 
modificaciones complejas 
Desde 1986 5-20 Poliesteraminas y sus mezclas 
Fuente: Staiss F., R. Bohm and R. Kupfer, 1991. Improved Demulsifier Chemistry: A. novel approach in the Dehydration of 
crude oil. SPE Production Engineering Vol. 6 Nº 3. Pp. 334-338 
 
TABLA No. 1.3 HISTORIA DEL USO DE DESHIDRATADORES 
 
 
Tratamiento eléctrico: Utiliza deshidratadores electrostáticos que orientan las cargas eléctricas dentro de las 
gotas de agua emulsionada, causando su coalescencia. 
 
Consiste en aplicar un campo eléctrico para acelerar el proceso de acercamiento de las gotas de fase 
dispersa. 
 
Esta fuerza hace que la gota cargada migre hacia el electrodo de carga opuesta y se inicie entonces el 
contacto con otras gotas, permitiendo la coalescencia. 
 
Las gotas polarizadas tenderán a colisionar entre sí, por lo cual la coalescencia ocurrirá más rápido. Este 
fenómeno también hace que gotas en medios más viscosos colisionen, y es necesario altas temperaturas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIG. No. 1.3 ESQUEMA DEL PROCESO DE ELECTROCOALESCENCIA 
 
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Tratamiento térmico: Es el calentamiento del crudo mediante equipos de intercambio de calor, tales como 
calentadores de crudo y hornos, para reducir la viscosidad del aceite, lo cual favorece el choque de las gotas 
de agua. Se forman así otras gotas de mayor tamaño (coalescencia), las cuales se precipitan por efecto de 
gravedad. 
 
Los tratadores-calentadores pueden ser de tipo directo e indirecto en función de la forma en que se aplica el 
calor. 
 
En los calentadores-tratadores de tipo directo el calor es transferido por contacto directo de la corriente 
alimentada con el calentador. Aunque este tipo presenta problemas de sedimentos y de corrosión pueden 
manejar mayores volúmenes de fluidos con menor gasto de combustible que los calentadores indirectos. 
 
Estos calentadores operan eficientemente en procesos operando en baja presión y donde los fluidos 
manejados no son muy corrosivos. 
 
 
FIG. No. 1.4 TIPOS DE TRATADORES 
 
 
Los efectos de la temperatura en el tratamiento de crudo son: 
 
 Reduce la viscosidad y se alcanza una mayor velocidad de asentamiento, de acuerdo con la ley de 
Stokes. 
 Disuelve los pequeños cristales de parafina y asfaltenos, neutralizando el efecto del agente 
emulsificante. 
 Al agregar calor se puede causar pérdida de hidrocarburos livianos, y como consecuencia, reducción 
en el volumen de aceite. 
 Como consecuencia de lo anterior quedará un crudo más pesado por la pérdida de componentes 
livianos. 
 Aumentando la temperatura se afectan las gravedades específicas, tanto del agua como del aceite. 
 
Las desventajas que presenta este tratamiento son: 
 
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 Provoca la migración de los compuestos más volátiles del crudo hacia la fase gas. Esta pérdida de 
ligeros en el crudo provoca una disminución de volumen del crudo calentado (encogimiento) y una 
disminución en su gravedad API. 
 Se requiere de combustible para generar el correspondiente calor, lo cual incrementa los costos 
operacionales. 
 Incrementa los riesgos en las instalaciones. 
 Requieren mayor instrumentación y control. 
 Causa depósitos de coke. 
 Requiere de una inversión adicional para la adquisición de los equipos tratadores además de los 
costos de mantenimiento. 
Tratamiento mecánico: Se caracteriza por utilizar equipos de separación dinámica, que permiten la 
dispersión de las fases de la emulsión y aceleran el proceso de separación gravitacional. 
 
Los métodos para deshidratación por tratamientos mecánicosson: 
 
 Centrifugación 
 Filtración 
 Sedimentación 
 Separación gravitacional 
 
Estos diseños mecánicos son principalmente usados como adjuntos de los sistemas eléctricos y químicos. 
 
 
1.3.3 DESALADO DE CRUDO 
 
El desalado de crudo es la remoción de sales inorgánicas disueltas en el agua remanente. Las sales 
minerales están presentes como cristales solubilizados en el agua emulsionada, compuestos 
organometálicos, productos de corrosión o incrustaciones, la salinidad de la fase acuosa varía de 100ppm a 
300.000ppm (30% en peso). Lo común es de 20.000 a 150.000 ppm (2-15%). El motivo de llevar a cabo un 
proceso de desalación de crudo es porque las sales presentes en el crudo generan problemas operativos 
como: 
 Disminución de flujo. 
 Taponamiento. 
 Reducción de transferencia de calor. 
 Envenenamiento de catalizadores. 
Las etapas del desalado de crudo se mencionan a continuación: 
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FIG. No. 1.5 ETAPAS DEL DESALADO DE CRUDO 
 
FIG. No.1.6 PROCESO DE DESALADO DE CRUDO 
 
CONSIDERACIONES DE DISEÑO 
La cantidad de agua requerida en el proceso es función de: 
 Salinidad del agua emulsionada y del agua fresca. 
 Cantidad de agua emulsionada. 
 Especificación del contenido de sal en el crudo. 
 Nivel de deshidratación. 
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 Eficiencia de mezclado (relación entre la cantidad del agua de dilución inyectada y la que realmente 
coalesce con las gotas de agua salina remanente). 
 
FACTORES DE SELECCIÓN 
Entre los factores para la selección del sistema de tratamiento óptimo de un crudo específico cuentan: 
 Características de la emulsión. 
 Gravedad específica del crudo. 
 Características corrosivas. 
 Tendencias a la deposición de sólidos y generación de incrustaciones del agua de producción. 
 Tendencias a la deposición de parafinas y asfaltenos. 
 Volúmenes de los fluidos a tratar y contenido de agua en el crudo. 
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OBJETIVO 
El objetivo de este tema es dar a conocer los procesos de combustión en equipos de turbogeneración 
eléctrica y turbocompresión de gases así como sus fundamentos teóricos, lo anterior debido a que de estos 
equipos principalmente se recupera el calor y es en los escapes de los mismos donde se pueden instalarlos 
los sistemas de recuperación de calor. 
 
2.1 TURBOGENERADORES 
Es el quipo utilizado para la generación de energía eléctrica. El término Turbo se aplica en su nombre porque 
es impulsado por una turbina y el término generador por que el dispositivo impulsado por la turbina, es 
llamado generador (generador eléctrico). En el generador, se aprovecha la energía mecánica que entrega la 
turbina en forma de giro, para convertirla en energía eléctrica por el principio de generación de electricidad de 
electromagnetismo. 
Las partes de un turbogenerador son: 
 Turbina 
 Generador o alternador 
 Excitatriz 
 Sistemas de enfriamiento 
 Lubricación 
Ahora que conocemos las partes de un generador necesitamos saber para qué sirven, en este trabajo solo 
mencionaremos los aspectos básicos ya que abundar demasiado en ellas no es el objetivo de esta tesis. 
Empezaremos por dar a conocer cada una de las partes a las que se hace mención en la anterior lista. 
2.2 TURBINAS 
Es un motor rotativo que convierte en energía mecánica la energía de una corriente de agua, vapor de agua o 
gas. El elemento básico de la turbina es la rueda o rotor, que cuenta con palas, hélices, cuchillas o cubos 
colocados alrededor de su circunferencia, de tal forma que el fluido en movimiento produce una fuerza 
tangencial que impulsa la rueda y la hace girar. Esta energía mecánica se transfiere a través de un eje para 
proporcionar el movimiento de una máquina, un compresor, un generador eléctrico o una hélice. 
Las turbinas constan de una o dos ruedas con paletas, denominadas rotor y estátor, siendo la primera la que, 
impulsada por el fluido, arrastra el eje en el que se obtiene el movimiento de rotación. 
2.2.1 TIPOS DE TURBINAS 
Existen varias clasificaciones de las turbinas pero para este trabajo se tomara la siguiente: 
1. Turbinas hidráulicas 
2. Turbinas térmicas 
2.2.2 TURBINAS HIDRÁULICAS 
Una turbina hidráulica es una turbomáquina motora hidráulica, que aprovecha la energía de un fluido que pasa 
a través de ella produciendo así un movimiento de rotación que, transferido mediante un eje, mueve 
directamente una máquina o un generador que transforma la energía mecánica en eléctrica. 
http://es.wikipedia.org/wiki/Turbom%C3%A1quina
http://es.wikipedia.org/wiki/Generador
http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_mec%C3%A1nica
http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctrica
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Los elementos fundamentales de una turbina hidráulica son los siguientes: 
Canal de llegada: Corresponde a la tubería de impulsión en una bomba. Al final de este se instala una válvula 
(compuerta, mariposa etc.) 
Caja espiral: Transforma presión en velocidad. 
El distribuidor: Es un elemento estático, pues no posee velocidad angular y en él no se produce trabajo 
mecánico. Sus funciones son: 
1. Acelerar el flujo de agua al transformar total o parcialmente la energía potencial del agua en energía 
cinética. 
2. Dirigir el agua hacia el rodete, siguiendo una dirección adecuada. 
3. Actuar como un órgano regulador del caudal. 
El distribuidor adopta diferentes formas; puede ser del tipo inyector en las turbinas de acción, o de forma 
radial, semiaxial y axial en las turbinas de reacción. 
El rodete: Llamado también rotor o rueda, este elemento es el órgano fundamental de las turbinas hidráulicas. 
Consta esencialmente de un disco provisto de un sistema de álabes, paletas o cucharas, que está animado 
por una cierta velocidad angular. 
La transformación de la energía hidráulica del salto en energía mecánica se produce en el rodete, mediante la 
aceleración y desviación, o por la simple desviación del flujo de agua a su paso por los álabes. 
Otros elementos: 
Tubo de aspiración: Este elemento muy común en las turbinas de reacción, se instala a continuación del 
rodete y por lo general tiene la forma de un conducto divergente; puede ser recto o acodado, y cumple las 
siguientes funciones: 
1. Recupera la altura entre la salida del rodete y el nivel del canal del desagüe. . 
 
2. Recupera una parte de la energía cinética correspondiente a la velocidad residual del agua en la salida 
del rodete, a partir de un diseño del tipo difusor. 
Carcasa: Este elemento tiene la función general de cubrir y soportar a las partes de la turbina. 
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FIG. No. 2.1 TURBINA DE ASPIRACIÓN 
2.2.2.1 CLASIFICACIÓN 
En el lenguaje común de las turbinas hidráulicas se suele hablar en función de las siguientes clasificaciones; 
de acuerdo al cambio de presión en el rodete o al grado de reacción se clasifican en: 
TURBINAS DE ACCIÓN 
Se llaman así cuando la transformación de la energía potencial en energía cinética se produce en los órganos 
fijos anteriores al rodete (inyectores o toberas). En consecuencia el rodete solo recibe energía cinética. La 
presión a la entrada y salida de las cucharas (o alabes) es la misma e igual a laatmosférica. 
TURBINAS DE REACCIÓN 
Son aquellas en las que el fluido de trabajo si sufre un cambio de presión importante en su paso a través del 
rodete. 
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En ellas ocurre un proceso similar, excepto que la presión es más baja, la entrada a la turbina ocurre 
simultáneamente por múltiples compuertas de admisión dispuestas alrededor de la rueda de álabes y el 
trabajo se ejerce sobre todos los álabes simultáneamente para hacer girar la turbina y el generador. 
 
FIG. No. 2.2 TURBINA DE REACCIÓN 
Las turbinas de acción aprovechan únicamente la velocidad del flujo de agua, mientras que las de reacción 
aprovechan además la pérdida de presión que se produce en su interior. 
Según el grado de reacción: 
TURBINA KAPLAN 
Son turbinas axiales, que tienen la particularidad de poder variar el ángulo de sus palas durante su 
funcionamiento. Están diseñadas para trabajar con saltos de agua pequeños y con grandes caudales. 
Esta se caracteriza por lo siguiente: 
 Se utilizan para caídas bajas. 
 El rodete recuerda la forma de una hélice de barco. 
 El ángulo de inclinación de las palas del rodete es regulable. 
 Se utilizan para gastos muy grandes. 
 La regulación se efectúa por medio de un distribuidor como en las Francis y además con el ángulo de 
inclinación de las palas en el rodete. 
TURBINA HÉLICE 
Son exactamente iguales a las turbinas kaplan, pero a diferencia de estas, no son capaces de variar el ángulo 
de sus palas. En las turbinas tipo Hélice o Propeller, el receptor toma la forma de hélice de propulsión. El 
distribuidor mantiene el aspecto que tienen en las turbinas tipo Francis, si bien la distancia entre los alabes del 
receptor y las del distribuidor es mayor. 
http://es.wikipedia.org/wiki/Turbina_Kaplan
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Turbina_H%C3%A9lice&action=edit&redlink=1
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FIG. No. 2.3 TURBINA DE HÉLICE 
TURBINA PELTON 
Son turbinas de flujo transversal, y de admisión parcial. Directamente de la evolución de los antiguos molinos 
de agua, y en vez de contar con álabes o palas se dice que tiene cucharas. Están diseñadas para trabajar con 
saltos de agua muy grandes, pero con caudales pequeños. 
En la turbina Pelton, el agua tiene una presión muy alta. La válvula de aguja, que se usa para controlar el flujo 
de agua, deja pasar un chorro de agua que choca con los álabes de la turbina transfiriéndole su energía y 
haciendo girar la turbina. Esta, a su vez, hace girar un generador que está acoplado al eje de la turbina para 
producir energía eléctrica. 
 
 
FIG. No. 2.4 IMÁGENES DE TURBINA TIPO PELTON 
http://es.wikipedia.org/wiki/Turbina_Pelton
http://es.wikipedia.org/wiki/Molino
http://es.wikipedia.org/wiki/Molino
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TURBINA FRANCIS 
Están diseñadas para trabajar con saltos de agua medios y caudal medios. 
En este tipo de turbinas el receptor o rotor queda internamente al distribuidor, de modo que el agua al 
atravesar el rotor de la turbina se aproxima constantemente al eje. 
 
Son rigurosamente centrípetas, permite el uso de un tubo para conducir el agua a la salida del receptor. 
 
También cuenta con un distribuidor que consiste en conjunto de alabes dispuestas alrededor del receptor y 
que pueden ser orientadas por medio de comandos a fin de reducir al mínimo las perdidas hidráulicas. 
 
 
FIG. No. 2.5 TURBINA FRANCIS 
TURBINA OSSBERGER / BANKI / MICHELL 
La turbina ossberger es una turbina de libre desviación, de admisión radial y parcial. Debido a su número 
específico de revoluciones cuenta entre las turbinas de régimen lento. El distribuidor imprime al chorro de 
agua una sección rectangular, y éste circula por la corona de paletas del rodete en forma de cilindro, primero 
desde fuera hacia dentro y, a continuación, después de haber pasado por el interior del rodete, desde dentro 
hacia fuera. 
En la práctica, este sentido de circulación ofrece además la ventaja de que el follaje, hierba y lodos que 
durante la entrada del agua se prensan entre los álabes, vuelven a ser expulsados con el agua de salida 
(ayudados por la fuerza centrífuga) después de medio giro del rodete. De esta manera no puede atascarse 
nunca este rodete de limpieza automática. 
 
FIG. No. 2.6 TURBINA OSSBERGER 
http://es.wikipedia.org/wiki/Turbina_Francis
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Turbina_Ossberger_/_Banki_/_Michell&action=edit&redlink=1
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TURBINAS TÉRMICAS 
Son aquéllas cuyo fluido de trabajo sufre un cambio de densidad considerable a través de su paso por la 
máquina. 
Estas se suelen clasificar en dos subconjuntos distintos debido a sus diferencias fundamentales de diseño: 
 Turbinas a vapor: Su fluido de trabajo puede sufrir un cambio de fase durante su paso por el rodete; 
este es el caso de las turbinas a mercurio, que fueron populares en algún momento, y el de las 
turbinas a vapor de agua, que son las más comunes. 
 Turbinas a gas: En este tipo de turbinas no se espera un cambio de fase del fluido durante su paso 
por el rodete. 
También al hablar de turbinas térmicas, suele hablarse de los siguientes subgrupos: 
 Turbinas a acción: En este tipo de turbinas el salto entálpico ocurre sólo en el estator, dándose la 
transferencia de energía sólo por acción del cambio de velocidad del fluido. 
 Turbinas a reacción: El salto entálpico se realiza tanto en el rodete como en el estator, o 
posiblemente, sólo en rotor. 
 
TURBINAS DE VAPOR 
La turbina de vapor es una máquina de fluido en la que la energía de éste pasa al eje de la máquina saliendo 
el fluido de ésta con menor cantidad de energía. 
 
La energía mecánica del eje procede en la parte de la energía mecánica que tenía la corriente y por otra de la 
energía térmica disponible transformada en parte en mecánica por expansión. Esta expansión es posible por 
la variación del volumen específico del fluido que evoluciona en la máquina. 
 
FIG. No. 2.7 TURBINA DE VAPOR 
El trabajo disponible en la turbina es igual a la diferencia de entalpia entre el vapor de entrada a la turbina y el 
de salida. 
 
El hecho de la utilización del vapor como fluido de trabajo se debe a la elevada energía disponible por unidad 
de kg de fluido de trabajo. 
 
El vapor entra en la tobera en donde se expansiona, obteniéndose un chorro de vapor con gran velocidad. Los 
principios de operación son los siguientes: 
http://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADa
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a) La tobera se encuentra fija y el chorro de vapor se dirige contra una paleta móvil. La fuerza del chorro 
actúa sobre la paleta y la impulsa, produciendo el movimiento de la rueda. Este principio se conoce 
como acción o impulso. 
 
b) La tobera se encuentra montada en la rueda y puede moverse libremente. La alta velocidad del vapor 
de salida provoca una reacción en la tobera, haciendo que la rueda se mueva en sentido opuesto al 
chorro de vapor. Este principio se conoce como reacción. 
En ambos casos, la energía térmica del vapor, presión y temperatura se convirtió en trabajo mecánico de la 
rueda. 
 
FIG. No. 2.8 PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DE UNA TURBINA DE VAPOR 
Las partes principales de una turbina de vapor son las que se mencionan a continuación: 
El rotor: Es el elemento móvil del sistema. La energía desprendida por el vapor en la turbina se convierte en 
energía mecánica en este elemento.Dado que la turbina está dividida en un cierto número de escalonamientos, el rotor está compuesto por una 
serie de coronas de alabes, uno por cada escalonamiento de la turbina. Los alabes se encuentran unidos 
solidariamente al eje de la turbina moviéndose con él. 
 
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FIG. No. 2.9 ROTOR DE UNA TURBINA 
 
 
Alabes: Convierten la energía cinética del vapor en energía mecánica. Por este motivo, los alabes son de 
importancia decisiva para el rendimiento y la seguridad de servicio de la máquina, habiéndose tomado todas 
las medidas necesarias para llegar a encontrar el perfil más favorable, para asegurar la resistencia mecánica 
requerida, la exactitud de fabricación y la calidad de la superficie. 
 
Estator: El estator está constituido por la propia carcasa de la turbina. Al igual que el rotor, el estator está 
formado por una serie de coronas de alabes, correspondiendo cada una a una etapa o escalonamiento de la 
turbina. 
 
Carcasa: Esta se divide en dos partes: la parte inferior, unida a la bancada y la parte superior, desmontable 
para el acceso al rotor. Ambas contienen las coronas fijas de toberas o alabes fijos. Las carcasas se realizan 
de hierro, acero o de aleaciones de este, dependiendo de la temperatura de trabajo, obviamente las partes de 
la carcasa de la parte de alta presión son de materiales más resistentes que en la parte del escape. La 
humedad máxima debe ser de un 10% para las últimas etapas. 
 
Dentro de la carcasa exterior se encuentra, la carcasa de toberas o la cámara de vapor, así como los 
soportes de los álabes de guía y los casquillos de hermetización. La carcasa exterior está subdividida en las 
partes delantera, central y posterior. Estas partes forman una carcasa integral o se unen entre sí por medio 
de soldadura o de pernos. En estos dos últimos casos, es posible emplear para las diversas partes, 
materiales diferentes. 
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FIG. No. 2.10 CARCASA DE UNA TURBINA DE VAPOR 
 
TURBINAS DE GAS 
 
Una turbina de gas es una turbo máquina destinada a la generación de energía eléctrica o trabajo. 
Una turbina de gas consta básicamente de un compresor de aire, una cámara de combustión o combustor, la 
turbina y, para mejorar el rendimiento, un regenerador. 
El compresor: Está ubicado en la sección frontal de la turbina y es el elemento por el cual se introduce en 
forma forzada el aire desde el exterior. Esta pieza, por la disposición de sus aletas, permite que el flujo sea 
"aspirado" hacia el interior de la turbina. Es de flujo axial para grandes turbinas por su elevado rendimiento y 
capacidad. Para pequeñas turbinas se han usado con éxito compresores centrífugos. 
 
FIG. No. 2.11 EL COMPRESOR 
La cámara de combustión o combustor: Se fabrican de tipo cilíndrico o en forma de anillo. Debe llevar el 
gas a temperatura uniforme con mínimas diferencias de presión. Generalmente se fabrican metálicos y se 
enfrían con el aire entrante. 
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FIG. No. 2.12 EL COMBUSTOR 
 
Los regeneradores: Transmiten el calor de los gases de escape del aire de los compresores. 
Las turbinas: Son casi siempre de flujo axial, excepto algunas de pequeñas dimensiones que son de flujo 
radial dirigido hacia el centro. 
 
 
FIG. No. 2.13 TURBINA DE GAS TÍPICA 
La tobera del escape: Para favorecer el constante flujo del aire en el interior de la turbina y poder dirigir 
efectivamente el aire proveniente de su rueda, se utiliza un aditamento cónico. Esta tobera de escape 
aumenta considerablemente el empuje del motor. 
Accesorios: También posee varios dispositivos auxiliares tales como filtros, dispositivos de regulación de 
velocidad, de lubricación, de alimentación, del combustor y de puesta en marcha. 
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FIG.No. 2.14 ACCESORIO DE UNA TURBINA. 
 
FUNCIONAMIENTO DE LA TURBINA DE GAS 
Se toma aire atmosférico a través de la admisión del compresor desde donde se envía aire comprimido a la 
cámara de combustión en la cual el combustible entra con un caudal constante y se mantiene en llama 
continua (Las flechas en el dibujo indican la dirección del flujo). La ignición inicial se obtiene generalmente por 
medio de una chispa (Dispositivo de puesta en marcha). El aire, calentado en la cámara de combustión o 
combustor, se expande a través de toberas o paletas fijas y adquiere una elevada velocidad. Parte de la 
energía cinética de la corriente de aire es cedida a los álabes o cangilones de la turbina. Una fracción de esta 
energía se emplea para accionar el compresor y el resto para producir trabajo. 
 
FIG. No. 2.15 CORTE DE UNA TURBINA DE GAS PEQUEÑA 
http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/maquinashidraulicas/turbinas_gas/page2.html
http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/maquinashidraulicas/turbinas_gas/page2.html
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Combustibles: el gas natural (una forma primordial del metano) es el combustible ideal para las turbinas de 
gas. Los aceites ligeros destilados forman un combustible apropiado. Los combustibles con azufre, sal o 
vanadio pueden provocar corrosión a menos que sean lavados con agua y se traten las superficies con 
aditivos anti-corrosivos. 
Ciclos: el ciclo de la turbina a gas es el ciclo Joule o Brayton. Este consta de las siguientes etapas: 
 
diagrama p-V y uno T-S 
 En 1 se toma aire ambiente. Este se comprime hasta 2 
según una adiabática (idealmente sin roce, normalmente 
una politrópica con roce). 
o Luego el aire comprimido se introduce a una 
cámara de combustión. Allí se le agrega una 
cierta cantidad de combustible y este se quema. 
Al producirse la combustión se realiza la 
evolución 2-3. Típicamente esta es isobárica (o 
casi isobárica, pues se pierde un poco de presión 
por roce). Como a la cámara de combustión entra 
tanto fluido como el que sale, la presión casi no 
varía. La temperatura T3 es una temperatura 
crítica, pues corresponde a la mayor temperatura 
en el ciclo. Además también es la mayor presión. 
Por lo tanto los elementos sometidos a T3 serán 
los más solicitados. 
 
diagrama de bloques 
 A continuación viene la expansión de los gases hasta la 
presión ambiente. Esta expansión la debemos dividir en dos 
fases. En la primera (de 3 a 3') el trabajo de expansión se 
recupera en una turbina que sirve para accionar el 
compresor. En la segunda fase (de 3' a 4) existen dos 
opciones: 
o Si entre 3' y 4 se instala una turbina, el trabajo de 
expansión se convierte en trabajo mecánico. Se 
trata de un turbopropulsor o lo que comúnmente 
se llama turbina a gas. 
o Si entre 3' y 4 se sigue con la expansión de los 
gases en una tobera, el trabajo de expansión se 
convierte en energía cinética en los gases. Esta 
energía cinética sirve para impulsar el motor. Se 
trata de un turborreactor o lo que comúnmente 
se llama un motor a reacción. 
 Finalmente los gases de combustión se evacúan a la 
atmósfera en 4. La evolución 4-1 es virtual y corresponde al 
enfriamiento de los gases hasta la temperatura ambiente. 
FIG. No. 2.16 CICLO DE LA TURBINA A GAS 
Si bien este ciclo se realiza normalmente como ciclo abierto, también es posible realizarlo como ciclo cerrado. 
Es decir tener un fluido de trabajo que siga las evoluciones del ciclo. Entre 2 y 3 se le aporta calor externo y 
entre 4 y 1 se le extrae. También es posible realizarlo sin combustión interna, haciendo un aporte decalor 
entre 2 y 3. Esto se ha hecho en algunos motores solares en que se opera según un ciclo Brayton. 
GENERADOR 
Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos 
de sus puntos (llamados polos, terminales o bornes) transformando la energía mecánica en eléctrica. Esta 
transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos 
sobre una armadura (denominada también estator). Este sistema está basado en la ley de Faraday. 
http://es.wikipedia.org/wiki/Diferencia_de_potencial
http://es.wikipedia.org/wiki/Polaridad_(electricidad)
http://es.wikipedia.org/wiki/Terminal
http://es.wikipedia.org/wiki/Borne_(electricidad)
http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_mec%C3%A1nica
http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctrica
http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9tico
http://es.wikipedia.org/wiki/Est%C3%A1tor
http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Faraday
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Aunque la corriente generada es corriente alterna, puede ser rectificada para obtener una corriente continua. 
 
FIG. No. 2.17 GENERADOR 
ALTERNADOR 
Un alternador es un generador de corriente alterna. Funciona cambiando constantemente la polaridad para 
que haya movimiento y genere energía. 
Sus características constructivas son: 
Un alternador consta de dos partes fundamentales, el inductor, que es el que crea el campo magnético y el 
inducido que es el conductor atravesado por las líneas de fuerza de dicho campo magnético. 
 
FIG. No. 2.18 DISPOSICIÓN DE ELEMENTOS EN UN ALTERNADOR SIMPLE DE EXCITACIÓN PERMANENTE CON DOS PARES DE POLOS 
 
Inductor: El rotor, que en estas máquinas coincide con el inductor, es el elemento giratorio del alternador, que 
recibe la fuerza mecánica de rotación. 
Inducido: En el inducido o estator, se encuentran una serie de pares de polos distribuidos de modo alterno y, 
en este caso, formados por bobinado en torno a un núcleo de material ferromagnético de característica 
blanda, normalmente hierro dulce. 
La rotación del inductor hace que su campo magnético, formado por imanes fijos, se haga variable en el 
tiempo, y el paso de este campo variable por los polos del inducido genera en él una corriente alterna que se 
recoge en los terminales de la máquina. 
EXCITATRIZ 
http://www.google.com/imgres?q=generador&um=1&hl=en&sa=N&biw=1280&bih=619&tbm=isch&tbnid=Nnmi7tz_DMFFqM:&imgrefurl=http://es.wikipedia.org/wiki/Generador_el%C3%A9ctrico&docid=vgEhPWTbjk10qM&imgurl=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a8/Simpel-1-faset-generator.gif/230px-Simpel-1-faset-generator.gif&w=230&h=183&ei=bJieT_DJE4PW2gX9mJ3rDg&zoom=1&iact=hc&vpx=148&vpy=168&dur=2045&hovh=146&hovw=184&tx=142&ty=86&sig=115401643615459778779&page=1&tbnh=128&tbnw=161&start=0&ndsp=18&ved=1t:429,r:0,s:0,i:69
http://www.google.com/imgres?q=generador&um=1&hl=en&sa=N&biw=1280&bih=619&tbm=isch&tbnid=Nnmi7tz_DMFFqM:&imgrefurl=http://es.wikipedia.org/wiki/Generador_el%C3%A9ctrico&docid=vgEhPWTbjk10qM&imgurl=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a8/Simpel-1-faset-generator.gif/230px-Simpel-1-faset-generator.gif&w=230&h=183&ei=bJieT_DJE4PW2gX9mJ3rDg&zoom=1&iact=hc&vpx=148&vpy=168&dur=2045&hovh=146&hovw=184&tx=142&ty=86&sig=115401643615459778779&page=1&tbnh=128&tbnw=161&start=0&ndsp=18&ved=1t:429,r:0,s:0,i:69
http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9tico
http://es.wikipedia.org/wiki/Inducido
http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alterna
http://www.google.com/imgres?q=generador&um=1&hl=en&sa=N&biw=1280&bih=619&tbm=isch&tbnid=Nnmi7tz_DMFFqM:&imgrefurl=http://es.wikipedia.org/wiki/Generador_el%C3%A9ctrico&docid=vgEhPWTbjk10qM&imgurl=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a8/Simpel-1-faset-generator.gif/230px-Simpel-1-faset-generator.gif&w=230&h=183&ei=bJieT_DJE4PW2gX9mJ3rDg&zoom=1&iact=hc&vpx=148&vpy=168&dur=2045&hovh=146&hovw=184&tx=142&ty=86&sig=115401643615459778779&page=1&tbnh=128&tbnw=161&start=0&ndsp=18&ved=1t:429,r:0,s:0,i:69
http://www.google.com/imgres?q=generador&um=1&hl=en&sa=N&biw=1280&bih=619&tbm=isch&tbnid=Nnmi7tz_DMFFqM:&imgrefurl=http://es.wikipedia.org/wiki/Generador_el%C3%A9ctrico&docid=vgEhPWTbjk10qM&imgurl=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a8/Simpel-1-faset-generator.gif/230px-Simpel-1-faset-generator.gif&w=230&h=183&ei=bJieT_DJE4PW2gX9mJ3rDg&zoom=1&iact=hc&vpx=148&vpy=168&dur=2045&hovh=146&hovw=184&tx=142&ty=86&sig=115401643615459778779&page=1&tbnh=128&tbnw=161&start=0&ndsp=18&ved=1t:429,r:0,s:0,i:69
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El sistema de excitación de un generador es la fuente de corriente del campo de excitación incluyendo los 
medios para su control, el sistema consta de las partes principales: 
 
 El excitador que produce la corriente de campo el campo del generador. 
 El regulador de voltaje que controla la salida del excitador de acuerdo a las características propias 
del regulador. 
 
SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO 
 
Al final, siempre una parte de la energía térmica contenida en el combustible no será aprovechada en la planta 
y debe ser evacuada. Las torres de refrigeración. Los aerocondensadores o los intercambiadores suelen ser 
elementos habituales de estos sistemas. 
 
El calor tiene que eliminarse de los arrollamientos con la misma rapidez con que se produce o de lo contrario 
el devanado se recalienta pronto hasta el punto en que se perjudicara el aislamiento. Puesto que la resistencia 
de los conductores de cobre aumenta con cualquier elevación de la temperatura, el rendimiento de la maquina 
se reducirá también si se dejara de funcionar a temperaturas superiores a la normal. 
 
La circulación natural de la maquina no es suficiente para obtener un enfriamiento eficaz de los devanados de 
esas grandes maquinas, como sucede en el caso de dinamos o alternadores más pequeños. Por 
consiguiente, es necesario emplear alguna de las diferentes formas de enfriamiento artificial o ventilación 
forzada. 
 
Un método muy común de enfriamiento es encerrar el generador en una envoltura y producir un tiro de aire a 
baja presión a través de esta envoltura y los devanados de la máquina. El aire empleado con este objeto se 
lava al principio rociándolo con agua para enfriarlo y limpiarlo de polvo y suciedad y después se seca antes de 
hacerlo pasar a través de los devanados del generador para enfriamiento de estos. 
 
Este aire limpio se mantiene después seco y se hace circular una y otra vez a través del alternador enfriándolo 
cada vez que sale de la maquina haciéndolo pasar sobre una serie de tubos por los que circula agua fría. 
 
Es de la mayor importancia que este aire de ventilación circule constantemente a través del generador 
mientras esté funcionando y también que se mantenga limpio y seco. 
 
Otros gases son más eficientes para arrastrar el calor de los devanados de las maquinas. Un ejemplo de 
estos es el hidrogeno el cual se utiliza con mucho éxito para este fin. Debido a su eficiencia para absorber el 
calor de los devanados y cederlo a los tubos de refrigeración atreves de los cuales se hace circular el gas 
fuera del generador, el empleo del hidrogeno de esta manera hace posible mayores rendimientos y tamaños 
más reducidos de las máquinas de corriente alterna. 
 
Siendo el hidrogeno un gas inflamable, es necesario eliminar toda posibilidad de que se inflame alrededor de 
un alternador. Los grandes generadores suelen estar provistos de termómetros o indicadores electrónicos de 
temperatura para mostrar la de sus devanados de inducido en todos los momentos durante la marcha. 
Muchos generadores de alta velocidad tienen cojinetes enfriados por agua, circulando esta por conductores 
de metal alrededor de los cojinetes para arrastrar el calor. 
 
SISTEMAS DE LUBRICACIÓNEs el arte de introducir lubricantes entre elementos de máquinas para reducir y producir enfriamiento. 
 
Las pérdidas por fricción en los sellos que tienen que retener el lubricante se deben indirectamente a la 
lubricación. 
 
Existen diseños de sellos elípticos, o sea, que tienen mayor huelgo arriba y abajo evitando con ellos deterioro 
de los sellos por movimientos de los ejes en dichos sentidos, así mismo se aplican sellos de retención que no 
produzcan fricción. La forma ovalada del cojinete da mejores resultados, manteniendo un área de contacto 
relativamente pequeña 30%. 
 
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En la lubricación por un método de circulación las tuberías, válvulas, filtros, enfriadores e instrumentación 
deben ser cuidadosamente diseñados, para efectos de caudal y reducida posibilidad de condensación. 
 
2.3 TURBOCOMPRESORES 
El turbocompresor es básicamente un compresor accionado por los gases de escape, cuya misión 
fundamental es presionar el aire de admisión, para de este modo incrementar la cantidad que entra a la 
turbina permitiendo que se queme eficazmente más cantidad de combustible. 
En la turbina de gas el turbocompresor forma parte integral de dicha máquina y la potencia neta de una 
turbina de gas es igual a la potencia útil desarrollada por la turbina, menos la potencia absorbida por el 
turbocompresor. 
Este dispositivo ha sido proyectado para aumentar la eficiencia total del motor. La energía para el 
accionamiento del turbocompresor se extrae de la energía desperdiciada en el gas de escape dela turbina. 
Se puede considerar que está formado por tres cuerpos: el de la turbina, el de los cojinetes o central y el del 
compresor, van acoplados a ambos lados de los cojinetes. 
 
Así, en uno de los lados del eje central del turbo van acoplados los álabes de la turbina, y en el otro extremo 
los álabes del compresor. Los gases de escape, al salir con velocidad hacen que giren los álabes de la turbina 
a elevadas velocidades, y ésta, a través del eje central, hace girar el compresor que, a su vez, impulsa el aire 
a presión hacia las cámaras de combustión. 
 
Tanto los álabes de la turbina como los del compresor giran dentro de unas carcasas que en su interior tienen 
unos conductos de formas especiales para mejorar la circulación de los gases. El eje común central gira 
apoyado sobre cojinetes situados entre compresor y turbina, y también está recubierto por una carcasa. El eje 
y los cojinetes reciben del propio motor lubricación forzada de aceite, que llega a la parte superior del cuerpo 
de cojinetes, se distribuye a través de conductos en el interior y desciende a la parte inferior. En otras 
palabras el turbo utiliza el lubricante del mismo cárter del motor. 
 
 
FIG. No. 2.19 FUNCIONAMIENTO DE UN TURBOCOMPRESOR 
En el cuerpo del compresor, el aire entra por el centro de la carcasa dirigido directamente al rodete de álabes, 
que le dan un giro de 90° y lo impulsan hacia el difusor a través de un paso estrecho que queda entre la tapa, 
el cuerpo central y la pared interna del difusor. Este es un pasaje circular formado en la carcasa, que hace dar 
una vuelta completa al aire comprimido para que salga tangencialmente hacia el colector de admisión. 
En el cuerpo de la turbina, los gases de escape entran tangencialmente y circulan por un pasaje de sección 
circular que se va estrechando progresivamente y los dirige hacia el centro, donde está situado el rodete de 
álabes de la turbina. Al chocar contra los álabes, los gases hacen girar la turbina, cambian de dirección 90° y 
salen perpendicularmente por el centro hacia el tubo de escape. El cuerpo de la turbina es de fundición, o de 
fundición con aleación de níquel, y el rodete se suele fabricar en aleaciones de níquel, de alta resistencia al 
calor. 
http://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teo
http://www.monografias.com/trabajos7/gepla/gepla.shtml
http://www.monografias.com/trabajos11/veref/veref.shtml
http://www.monografias.com/trabajos10/gase/gase.shtml
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El turbocompresor está montado en la brida de salida de escape del colector de escape dela turbina. Una vez 
puesto en marcha la turbina, los gases de escape de esta que pasan a través del alojamiento de turbina 
hacen que giren la rueda de turbina y el eje, los gases se descargan a la atmósfera después de pasar por el 
alojamiento de turbina. 
 
FIG. No. 2.20 FUNCIONAMIENTO DE UNA TURBINA DE GAS 
La rueda del compresor, que está montada en el extremo opuesto del eje de la rueda de turbina, gira con la 
rueda de turbina. La rueda de compresor aspira el aire de ambiente al alojamiento de compresor, comprime el 
aire y lo manda al soplador del motor. 
Durante el funcionamiento, el turbocompresor responde a las exigencias de carga del motor reaccionando al 
flujo de los gases de escape del motor. Al ir aumentando el rendimiento del motor aumenta el flujo de los 
gases de escape y la velocidad y el rendimiento del conjunto rotatorio aumentan proporcionalmente 
mandando más aire al soplador del motor. 
Los turbocompresores se clasifican, según la dirección del flujo, en los tres tipos siguientes: 
 
o Radiales 
o Diagonales (semiaxiales, radioaxialesó de flujo mixto) 
o Axiales 
 
http://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml#TEORICO
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Turbocompresores radiales: Funcionan de forma similar a las bombas centrífugas. Utilizan un volante impulsor 
que gira en el interior de una cámara. El impulsor aspira aire por su centro y lo centrífuga a gran velocidad 
contra la cámara: el aire pierde velocidad y transforma en presión su energía cinética. Se utilizan para el 
manejo de grandes volúmenes de gases y para una gran variedad de servicios, incluyendo enfriamiento y 
desecación; suministro de aire de combustión a hornos y calderas; sopladores de altos hornos, cúpulas y 
convertidores; trasportes de materiales sólidos; como eliminadores y para comprimir gases o vapor. 
Turbocompresor diagonal: El turbocompresor diagonal puede suministrar un caudal 2/3 veces mayor que un 
turbocompresor del mismo diámetro con un rendimiento un 5% mayor. Se utiliza para humos, gas de alto 
horno, plantas de desulfurización, industrias de productos farmacéuticos y alimenticios, túneles de aireación, 
etc.) 
 
Turbo compresores axiales: Consiste en una cámara provista de un eje giratorio sobre el que va montado una 
serie de hileras de pequeños álabes. El aire, aspirado por el extremo abierto de la cámara, es comprimido en 
etapas por cada hilera de álabes a medida que avanza por el interior de la carcasa hacia el extremo de 
descarga. El tamaño de la cámara y la longitud de las paletas, al disminuir hacia los extremos de salida, 
permiten la compresión del aire. El compresor axial se desarrolló para utilizarse con turbinas de gas y posee 
diversas ventajas para servicios en motores de reacción de la aviación. La alta eficiencia y la capacidad más 
elevada son las únicas ventajas que tienen los compresores de flujo axial sobre los radiales, para las 
instalaciones estacionarias. Las desventajas incluyen una gama operacional limitada, mayor vulnerabilidad a 
la corrosión y la erosión, y propensión a las deposiciones. 
El elemento giratorio consiste en un tambor al que van fijas varias hileras de hojas de altura decreciente, con 
secciones de corte transversal en forma aerodinámica. Entre cada hilera hay una fila estacionaria que 
reencauza el flujo y logra cierta cantidad de conversión de velocidad de carga a presión. 
 
2.3.1 TEORÍA DE LA COMBUSTIÓN 
Los turbogeneradores a gas son sistemas constituidos por una turbina de gas y por