ciclo rankie

Turbina de Vapor
La primera turbina de vapor de la que se tiene constatación histórica es la construida por Herón
de Alejandría en el año 175 a.J.
Esta turbina estaba formada por una esfera hueca que giraba
libremente sobre un eje diametral. Los extremos del eje se
prolongaban en dos conductos que a la par que apoyaban la
esfera hacían de conductos por los que ascendía el vapor
hasta elinterior de la misma.
A través de dos espitas situadas según un eje diametral,
perpendicular al de giro de la esfera, salía el vapor, en
sentidos opuestos por cada una.
Turbina de Herón

Este ingenio que transforma la presión del vapor en
movimiento, constituye la primera turbina pura de reacción.

La siguiente turbina de vapor aparece en 1629, cuando Giovanni Brance experimentó con unarueda de agua modificada, dirigiéndole un chorro de vapor. La rueda giró, pero no tuvo la
suficiente potencia como para producir trabajo útil.

Turbina de Vapor

Hasta finales del siglo XIX, no se encontró ninguna aplicación práctica a la turbina de
vapor, y por lo tanto el desarrollo tecnológico de las mismas fue nulo, sin embargo, es a
finales del siglo XIX cuando comienza la verdaderahistoria de las turbinas de vapor.
El primero en encontrar un aprovechamiento a la turbina de vapor fue el inventor sueco De
Laval (1845 - 1913), quien patentó un desnatador centrífugo impulsado por una turbina de
vapor de acción de una sola etapa. En esta turbina el vapor era impelido a una velocidad
supersónica, través de una tobera convergente-divergente, hacia los álabes del rodete de laturbina.

Turbina de Vapor
El desarrollo definitivo de la aplicación industrial de las turbinas de
vapor se dió en la última década del siglo XIX, cuando el ingeniero
inglés Charles Parsons desarrolló la turbina de vapor de reacción de
varios escalonamientos, como motor marino apropiado para impulsar
barcos de gran tonelaje, así el “Turbinia”, fletado en 1895, fue el primer
barco dotado deturbina de vapor. Casi simultáneamente , en EEUU,
Charles G. Curtis, ideó para General Electric los alternadores
accionados con turbinas de vapor.

Ambas turbinas se basaron en diferentes principios de
funcionamiento:
- La turbina de Curtis era de acción, y en ella el vapor se
expandía a través de toberas, alcanzando altas
velocidades. El flujo de vapor a alta velocidad y baja
presiónincidía en los álabes de una rueda giratoria.
- La turbina de Parsons por contra, era de reacción, y en
ella el vapor se expandía según iba pasando a través de
toberas fijas y álabes móviles alternativamente.
Turbina de vapor ideada por De Laval

Turbina de Vapor
Ecuación de Euler
Aplicando el teorema del momento cinético para las turbomáquinas se tiene que: el momento
del impulso, conrelación al eje de la máquina, de las fuerzas exteriores que actúan sobre el
fluido, es igual a la variación del momento cinético del fluído con relación al mismo eje, lo
que se expresará, teniendo en cuenta la figura, como:
Peje = M ⋅ ω = G ⋅ (u1 ⋅ c1u − u 2 ⋅ c 2u ) = G ⋅ w util

siendo:
G, caudal másico que recorre la etapa de turbina
u1, u2 velocidades radiales.
c1u, c2u componentestangenciales o radiales, de las velocidades medias absolutas de entrada y
salida del álabe.
Aplicando el primer principio para sistemas abiertos se tendrá que:

c02 − c 22
w u = q + (ho − h2 ) +
+ g ⋅ (z0 − z 2 )
2

Turbina de Vapor

Eje turbina
Las ecuaciones se han obtenido suponiendo régimen estacionario y unidimensional, es decir,
considerando que en una misma sección de paso entreálabes todas las partículas tienen las
mismas propiedades termodinámicas y la misma velocidad.

Turbinas de Vapor
Clasificación
La clasificación más común es la que se hace según la presión del vapor a la salida de la
turbina, así se puede hablar de:
- Turbinas de contrapresión: cuando el vapor a la salida se encuentra a presión superior a la
atmosférica, de forma que puede ser empleado en...