Turbinas De Vapor De Accion

II.- TURBINAS DE VAPOR DE ACCIÓN
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Las turbinas de vapor transforman la energía potencial de tipo térmico, en energía mecánica. La
energía potencial térmica disponible es la diferencia de entalpías entre el estado inicial del vapor, a la
entrada de la turbina, y su estado final, a la salida de la m isma; esta diferencia de entalpías se conoce
como salto entálpicoo salto térmico.
En las turbinas de vapor existen unos elementos fijos que son las toberas y los distribuidores de
álabes; si el salto entálpico se transforma totalmente en energía cinética, la turbina es de acción y la
entalpía a la salida de la tobera para un proceso isentrópico es igual a la entalpía final del vapor; en
estas circunstancias, en los álabes dispuestos sobre el rotor o coronamóvil, habrá únicamente una
transformación de energía cinética en mecánica, que se produce haciendo seguir al fluido una determinada trayectoria, (entre álabes), de forma que su velocidad absoluta disminuya; cualquier cambio
de magnitud o de dirección en dicha velocidad, es debido al efecto de una fuerza que es la acción de los
álabes de la corona sobre el fluido.
A su vez, todo cambio en ladirección o en la magnitud de la velocidad del fluido origina un empuje sobre los álabes, de forma que para cuando éstos van montados sobre una corona móvil, la potencia
generada es igual al producto de la velocidad tangencial de los álabes por la componente periférica de
la fuerza.
II.1.- TURBINA DE VAPOR DE ACCIÓN CON UN ESCALONAMIENTO DE VELOCIDAD
Una turbina de vapor de acción con unescalonamiento de velocidad consta fundamentalmente de
los siguientes elementos:
- Un distribuidor fijo, compuesto por una o varias toberas, cuya misión es transformar la energía
térmica del vapor puesta a su disposición, total (acción), o parcialmente (reacción), en energía cinética
- Una corona móvil, fija sobre un eje, cuyos álabes situados en la periferia tienen por objeto transformar en energíamecánica de rotación, la energía cinética puesta a su disposición
En la t obera se realiza la expansión total del vapor, desde la presión p0 hasta la p1, Fig II.1, transTV.II.-9

formándose la energía térmica, totalmente, en energía cinética, en la forma:
 Salto adiabático teórico: i0 - iA = 1 ( c 2 - c 2 ) = Δiad

2 g 1t 0

1
2
2
 Salto real en la tobera: i0 - i1 = 2 g ( c 1 - c0)


Fig II.1.- Representación en el diagrama (i-s) de un escalón de una turbina de acción

La sección entre álabes se mantiene constante; el vapor pasa por la corona a presión constante, actuando sobre los álabes en virtud de la energía cinética adquirida; si el vapor, al aban donar la corona,
conserva aún una cierta velocidad, se puede utilizar posteriormente mediante un distribuidor deálabes guía fijos, para actuar sobre una segunda corona coaxial, consiguiéndose de esta forma una turbina de acción con escalonamientos de velocidad.
Tobera.- La circulación del vapor por la tobera es un proceso no isentrópico. Las investigaciones
de Stodola, Prandtl, Christlein, etc, coinciden en admit ir que la pérdida de e nergía e n la tobera consta
de dos sumandos principales:
- Laspérdidas debidas al rozamiento del chorro de vapor sobre las paredes
- Las pérdidas inherentes a la formación de torbellinos en el seno del fluido, así como las fugas de
vapor por el intersticio entre toberas y corona, y el choque con el borde de entrada de los álabes
Todas estas pérdidas se resumen en un valor ϕ < 1, que se conoce como coeficiente de reducción de
velocidad, siendo su valor del ordende 0,95. Debido a estas pérdidas, la energía mecánica de rozamiento se transforma en calor, siendo absorbida una fracción por el vapor, que incrementa así su entropía y su entalpía a la salida de la tobera.
r
r
Si c 1t es la velocidad teórica a la salida de la tobera, y c 1 la velocidad real, se puede poner:
c 1 = ϕ 1 c1t = 91 ,48 ϕ 1

Δiad , con: Δ iad en Kcal y c1 en m
kg
seg...