Practica turbina de vapor

Facultad de ingeniería


Laboratorio de maquinas térmicas.






Practica No. 7

Turbina de vapor.





Semestre 2008-1
Fecha de inicio: 4 de Septiembre 2007
Fecha de entrega: 11 de Septiembre 2007


Introducción.

Una turbina de vapor es una maquina que transforma la energía de un flujo de vapor en energía mecánica aprovechable. El vapor se genera en una caldera, de laque sale con temperatura y presión muy elevadas para transmitir el impulso a los alabes que la conforman. En la turbina se transforma la energía del vapor en energía mecánica que en la mayoría de los casos ésta es usada para mover un generador y producir electricidad.
Al pasar por la turbina, la presión del vapor se reduce incrementando de esa forma su velocidad por el efecto de Bernoulli. Estevapor a alta velocidad es el que hace que los álabes móviles de la turbina giren alrededor de su eje. Por lo general una turbina de vapor posee más de un conjunto tobera-álabe (o etapa), para aumentar la velocidad del vapor de manera gradual. Esto se hace ya que por lo general el vapor de alta presión y temperatura posee demasiada energía térmica y, si ésta se convierte en energía cinética en unnúmero muy reducido de etapas, la velocidad periférica o tangencial de los discos puede llegar a producir fuerzas centrífugas muy grandes causando fallas en la unidad.
En una turbina se pueden distinguir dos partes, el rotor y el estator. El rotor está formado por ruedas de álabes unidas al eje y que constituyen la parte móvil de la turbina. El estator también está formado por álabes, no unidos aleje sino a la carcasa de la turbina.
Las turbinas de vapor se pueden clasificar en dos tipos: de acción o de reacción.
En las turbinas de acción la expansión del vapor se realiza en el estator perdiendo presión y aumentando su velocidad hasta pasar al rotor donde la presión se mantendrá constante y se reducirá su velocidad al incidir sobre los álabes.
Por el contrario, en las turbinas dereacción el vapor se expande en el rotor, manteniéndose la presión y velocidad constantes al pasar por el estator, que en este caso sólo sirve para dirigir y orientar el flujo de vapor.
Para turbinas a vapor, la temperatura máxima de trabajo está hoy limitada a unos 540 a 600ºC, con presiones máximas de unos 35 [MPa] (350 bar). El tener altas presiones de admisión requiere una construcción robusta conel fin de manejar adecuadamente los flujos másicos provenientes de la caldera.
El desarrollo de la turbina a vapor es el producto de los esfuerzos de muchos investigadores, entre los que destacan cuatro nombres. Durante la década de 1880 G.C.P. de Laval produjo las primeras turbinas a vapor de importancia comercial. Esta era una máquina simple de una etapa, y el diseño básico fue mejorado porC.G.Curtis y A.C.E.Rateau a través de escalonamientos de velocidad y de presión respectivamente.

La turbina Curtis
Estas turbinas toman la energía cinética del vapor y la usan para impulsar dos o tres rotores acoplados a un mismo árbol; en este montaje es necesario instalar alabes fijos en medio de los rotores; denominando al conjunto de elementos fijos seguido de álabes móviles, una etapa. Estediseño fue desarrollado por el Ingeniero Curtis y por tal razón a ésta turbina se le denomina comúnmente como turbina Curtis. La admisión del vapor es parcial, es decir que únicamente los alabes móviles que se encuentran en frente de las toberas reciben vapor, los otros álabes trabajan en vacío.

Turbinas Rateau.
En este tipo de turbina, cada etapa está compuesta por un grupo de alabes fijosque actúan como toberas, es decir permiten una caída de presión y por lo tanto un incremento de la energía cinética del vapor y a continuación un grupo de alabes móviles que reciben la energía del vapor que sale de los alabes fijos transformándola en trabajo al árbol; todos los rotores están acoplados al mismo árbol. Estas turbinas pueden tener varias etapas (entre 5 y 15) y normalmente el vapor...