Turbotermicas turbina vapor diseño construcion

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA MINI TURBINA DE VAPOR TURBOMÁQUINAS TÉRMICAS

HERNAN LEONARDO DURÁN GÓMEZ SEIMAR FERNANDO HERNANDEZ CRISTIAN FERNANDO LAGUADO HERNANDEZ SERGIO ARMANDO MEJIA FAJARDO JOSE HERNANDO VILLAMIZAR VILLAMIZAR

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HELLER GUILLERMO SANCHEZ ACEVEDO Ph.D.

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE CIENCIAS FISICO MECÁNICASESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA BUCARAMANGA 2010

OBJETIVOS Objetivo general.  Poner en práctica los conocimientos adquiridos en la asignatura Turbo Máquinas Térmicas diseñando y construyendo una turbina de vapor de un diámetro máximo especificado, que trabaje con vapor saturado con una presión de entrada definida.

Objetivos específicos.  Realizar una investigación con el fin de entender elfuncionamiento de las turbinas de vapor, así como los parámetros de funcionamiento y posibles limitantes para las condiciones dadas. Entregando un primer reporte al profesor el dia 11 de Noviembre de 2010. Establecer el tipo de turbina que se va a diseñar, teniendo en cuenta las limitaciones dadas. Establecer el ciclo de trabajo ideal sobre el cual va a operar la turbina. Realizar los cálculos dediseño correspondientes a las condiciones del vapor. Definir los materiales y procesos para la construcción mediante la realización de un análisis técnico-económico, para entregar un segundo informe el dia 17 de diciembre de 2010. Entregar el informe final y sustentar el proyecto ante la clase, exponiendo el modelo construido y funcionando el día 10 de febrero de 2011.

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INTRODUCCIÓNLas turbinas de vapor son turbo máquinas motoras, que aprovechan la energía de un flujo de vapor, transformándola en energía mecánica, intercambiando cantidad de movimiento con el rodete. Las turbinas de vapor reemplazaron a las maquinas de vapor alternativas para la generación de energía debido a su alta eficiencia y las altas velocidades de giro logradas. A pesar del desarrollo tecnológicomoderno, el principio de funcionamiento sigue siendo el mismo que en las turbinas desarrolladas al final del siglo XIX. Las mejoras en eficiencia se deben a optimización de geometría de los álabes y al desarrollo de materiales que permiten el trabajo con vapor a elevadas presiones, logrando velocidades de giro muy superiores.

CICLO BASICO IDEAL DE LAS TURBINAS DE VAPOR El ciclo ideal en una plantade vapor es el Rankine, en el cual el vapor entra recalentado a la turbina y sale sobresaturado.

Ciclo Termodinámico del Vapor

Diagrama de estado Ts del ciclo Rankine.

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1 - 2: Proceso adiabático y reversible en la bomba*. 2 - 3': Transmisión de calor a presión constante en la caldera. 3' - 4: Expansión adiabática y reversible en la turbina. 4 -1: Transmisión de calor a presiónconstante en el condensador.

* El proceso adiabático se caracteriza porque no hay transmisión de calor. Lo que se pueda presentar se consideran pérdidas. El proceso reversible o irreversible se refiere al trabajo hecho por el sistema o sobre el sistema. Entre el estado 4' y 1 siempre se presenta una mezcla de líquido y vapor. Para bombear se debe condensar completamente el vapor, de tal formaque sólo fluya líquido por la bomba; para lograr esto, el vapor se debe llevar hasta el punto 1 correspondiente a la línea de líquido saturado (calidad 0).

El vapor generado debe ser sobrecalentado (punto 3'), con el fin de evitar la condensación de agua y que ésta cause una rápida erosión de los álabes del rodete. Si la distancia entre la caldera y la turbina es considerable, se instalantrampas de vapor a lo largo de la línea para extraer el condensado a medida que éste se forma.

CLASIFICACIÓN DE LAS TURBINAS DE VAPOR Según el tipo de álabes que se empleen, se pueden clasificar en turbinas de acción (o de impulso) y de reacción. Comercialmente se emplean ambas y en las grandes unidades, una combinación de las dos.

Clasificación general de las turbinas.

Turbinas de acción....