tren motriz turboeléctrico

Un sistema de transmisión turboeléctrica , o tren motriz turboeléctrico , incluye una turbina de gas de eje turbo conectada a un generador eléctrico , que produce electricidad para alimentar motores de tracción eléctricos . No se requiere embrague .

Las transmisiones turboeléctricas se utilizan para accionar tanto locomotoras de turbina de gas (en raras ocasiones) como buques de guerra .

Un pequeño grupo de locomotoras experimentales de las décadas de 1930 y 1940 utilizaban turbinas de gas como motor principal . Estas turbinas se basaban en la práctica estacionaria, empleando fuelóleo pesado de bajo coste , con grandes cámaras de combustión de flujo inverso e intercambiadores de calor . En la década de 1960, la idea resurgió, aprovechando los avances en motores ligeros desarrollados para helicópteros y utilizando combustibles de queroseno más ligeros . Dado que estas turbinas eran compactas y ligeras, los vehículos se fabricaban como vagones en lugar de locomotoras independientes.

Los sistemas de propulsión turboeléctrica son un subconjunto de lo que en la nomenclatura naval se conoce como propulsión eléctrica integrada ( PEI) , donde la energía generada se convierte en electricidad antes de ser utilizada para impulsar hélices o propulsores a chorro . La energía puede ser suministrada por motores diésel , reactores nucleares o turbinas de gas , en cuyo caso se denomina propulsión turboeléctrica .

Como las turbinas de gas y vapor son más eficientes a miles de revoluciones por minuto, cuando se necesitan velocidades de turbina más bajas en sistemas puramente mecánicos, esto requiere engranajes reductores extensos y, a menudo, pesados. ^{[ 1 ]} Esto es especialmente importante en los buques de guerra, ya que suelen requerir alta potencia eléctrica independientemente de la velocidad de viaje, así como la capacidad de realizar cruceros eficientes a baja velocidad manteniendo la capacidad de realizar aceleraciones menos eficientes. Por esa razón, los buques de guerra suelen utilizar sistemas de potencia combinada en los que se utilizan motores primarios eficientes, como motores diésel o pequeñas turbinas de gas, para el crucero, mientras que se pueden activar grandes turbinas de gas para alta velocidad. Cuando dichos sistemas utilizan cajas de engranajes y embragues para realizar combinaciones mecánicas de potencia, se denominan CODOG ( combinado diésel o gas ) o COGAG ( combinado gas y gas ), respectivamente. Esto aumenta aún más la complejidad y el tamaño de los sistemas de transmisión de potencia mecánica.

Los sistemas de propulsión eléctrica integrados permiten simplificar estos sistemas mediante la combinación de energía eléctrica en lugar de mecánica. Al prescindir de la transmisión mecánica de potencia, estos sistemas mejoran la eficiencia al permitir que cada sistema opere a su velocidad óptima, aumentan la fiabilidad al reducir el número de componentes y simplifican el diseño del buque, ya que, al no requerir conexiones mecánicas directas a las hélices, los motores pueden ubicarse de forma óptima. Si bien los sistemas turboeléctricos suelen ser pesados ​​en comparación con los sistemas mecánicos simples, su peso es similar al de los complejos sistemas mecánicos utilizados para conectar diferentes motores mientras generan energía eléctrica.

Una extensión del esquema de propulsión turboeléctrica estándar es el sistema combinado de gas, electricidad y vapor ( COGES ). En COGES, se utiliza una transmisión primaria de turbina de gas-eléctrica 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 esta manera, el sistema es aún más eficiente, ya que convierte el calor residual en energía útil. ^{[ 1 ]}

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