Turbinas de vapor laval y parsons

Introducción

Las turbinas de vapor son turbomáquinas térmicas en las cuales se consideran las turbinas de vapor y las turbinas de gas. Poseen motor rotativo que convierte en energía mecánica la energía de una corriente de vapor de gas o simplemente de gas. El elemento básico de la turbina es la rueda o rotor, que cuenta con palas, hélices, cuchillas o cubos colocados alrededor de sucircunferencia, de tal forma que el fluido en movimiento produce una fuerza tangencial que impulsa la rueda y la hace girar. Esta energía mecánica se transfiere a través de un eje para proporcionar el movimiento de una maquina, un compresor, un generador eléctrico o una hélice. La primera Turbina de vapor conocida se remonta hasta el año 175 a. J., en que Herón de Alejandría realiza una turbina queconsistía en una esfera que podía girar libremente en torno de un eje diametral, apoyada en los extremos del mismo en dos soportes, por cuyo interior hueco entraba en la esfera el vapor producido en un calderín. El vapor salía de la esfera por dos tubos diametralmente opuestos y accionados en sentidos opuestos, ésta turbina se considera una “pura de reacción” o de grado de reacción igual a 1. En elpresente informe se ahondará en dos tipos de Turbinas de Vapor; la de acción, creada por el sueco Gustaf De Laval (1845-1913) y la turbina de reacción diseñada por el Inglés Sir Charles Parsons (1854-1931), esto debido a que en la actualidad las turbinas de vapor modernas emplean tanto la reacción como el impulso en la misma unidad, variando la intensidad de la reacción y el impulso de la raíz de la palade su periferia.

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Turbinas de Acción y de Acción-Reacción La diferencia fundamental entre ambas es que en las turbinas de acción no hay cambio de presión en la rueda móvil, obteniéndose el intercambio de energía por el cambio de velocidad absoluta del fluido. La Figura siguiente ilustra las diferencias entre las etapas de acción y reacción:

Figura 1.6 : Etapas de acción yreacción (Vivier)

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Turbina de vapor De Laval

Es una turbina de acción, axial y parcial. Los distribuidores, que tienen el característico perfil ideado para el caso por De Laval y sólo más tarde estudiado teóricamente, son de sección circular y están dispuestos simétricamente respecto á la rueda y de un lado de ella, como indica en esquema la figura 200 a y en perspectiva la 200 b. Lanecesidad de limitar el trabajo y de tener ruedas ligeras, llevaron al constructor á ruedas de pequeño diámetro que dan un número elevadísimo de vueltas, reducido de 1/13 á 1/8, según la potencia de la turbina, mediante un tren de engranajes.

El tren de engranajes está formado por un piñón y, generalmente, dos ruedas dentadas que tienen una dentadura helizoidal (inclinación 45°), dividida en dospartes y

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con los respectivos dientes simétricos respecto al plano medio, con objeto de evitar empujes axiales. El piñón es del mejor acero y las ruedas del mejor bronce. En el siguiente cuadro se recogen las velocidades periféricas, los números de vueltas y el diámetro de las ruedas para diversas potencias en caballos:
Potencia de la Turbina Diámetro de la rueda sobre la periferiamedia. Milímetros 100 150 225 300 500 620 760 1000 Velocidad periférica media del máximo rendimiento. Metros por segundo 158 188 237 257 340 357 422 425 Vueltas por segundo 30.000 24.000 20.000 16.400 13.000 11.000 10.600 8.000

Caballos-vapor 5 10 á 15 20 á 30 50 á 75 100 á 150 225 300 600

La forma del distribuidor y cómo tiene lugar la admisión del vapor en él está indicado de formagráfica en la figura 201. La longitud de los tubos de inyección depende de la relación entre las dos secciones extremas: el de la turbina de 300 caballos tiene los diámetros extremos de 8 y 32 milímetros y su longitud de cerca de 150 milímetros. La figura 202 representa la sección de la rueda móvil de la turbina de 100 á 150 caballos; es un disco de acero del más resistente (acero al cromo ó al...