Turbinas de vapor

Turbinas de vapor









TURBINAS DE VAPOR.

Es una turbomáquina que transforma la energía de un flujo de vapor en energía mecánica. Este vapor se genera en una caldera, de la que sale a una elevada cantidad de temperatura y presión.

Las turbinas son máquinas de flujo permanente, en las cuales el vapor entra por las toberas y se expansiona hasta una presión más pequeña. Alhacerlo el chorro de vapor adquiere una gran velocidad. Parte de la energía cinética de este chorro es cedida a los álabes de la turbina, de la misma manera que un chorro de agua cede energía a los cangilones de una rueda hidráulica. Las turbinas que utilizan el impulso del chorro para mover los álabes se denominan turbinas de acción. En ellas las toberas son fijas y van montadas sobre el bastidor.Pero también es posible construir la turbina de manera que los espacios comprendidos entre los álabes tengan la forma de toberas. En este caso la reacción ejercida sobre estas toberas por el vapor saliente hace girar el rodete.

Este principio es el que caracteriza una turbina de reacción pura. Tanto a las turbinas de acción como de reacción es aplicable la ley de newton del movimiento, la cualdice que a cada acción corresponde una reacción igual y en sentido contrario.

LAS TOBERAS EN LAS TURBINAS DE VAPOR.

FLUJO DE VAPOR EN LAS TOBERAS.

En una turbina el vapor se dirige permanentemente de las toberas, a pasos-guía, a los álabes uniformemente repartidos en la periferia del rodete. La transformación de energía se lleva a cabo mediante fuerzas ejercidas sobre los álabes del rodete,a causa de los cambios de cantidad de movimiento del vapor al pasar a través de los canales de los álabes. De esta forma la entalpía se convierte en energía cinética a medida que el vapor circula por la tobera. En una turbina ideal toda variación de entalpía del vapor aparece en forma de energía cedida al eje. La turbina ideal tiene, por consiguiente, interés al estudiar la velocidad que adquiereel chorro de vapor, su comportamiento y las dimensiones de la tobera requerida.

Sea la siguiente figura. En ella los puntos 1, 0 y 2 señalan la entrada, cuello (o estrangulación) y salida, respectivamente, de la tobera por cuyo interior el vapor se mueve con régimen permanente. A medida que el vapor pasa de 1 a 0 y de 0 a 2 se desplaza de una región de elevada presión a otra de presión máspequeña, y como su volumen aumenta, cada elemento se acelera por la expansión de los elementos de vapor que le siguen.




La ecuación de continuidad es, pues, aplicable, es decir








TIPOS DE TURBINAS
TURBINAS DE ACCIÓN (IMPULSIÓN)

La siguiente figura representa una turbina de acción















en la cual la caída de presión ha tenido lugar en latobera, y una parte de la energía cinética resultante del vapor en movimiento es absorbida por los álabes de rotor. Las toberas de las turbinas de acción no pueden cubrir la totalidad de la periferia del rotor, por cuya razón en un momento dado solamente parte de los álabes de la turbina reciben la acción de los chorros de vapor. Las primeras turbinas de este tipo eran las De Laval “Clase A” , cuyoselementos esenciales aparecen representados en la siguiente figura.

El vapor se expansionaba desde la presión inicial a la de escape en el interior de las toberas, y la energía cinética del chorro era absorbida por una sola hilera de álabes montados en la periferia del rotor. Dichos álabes desviaban el chorro de vapor y absorbían la mayor parte de la energía cinética, de forma que el vaporsalía del rodete con una velocidad muy reducida. Algunas turbinas de este tipo están en servicio, pero en la actualidad ya no se construyen, debido a que giran a velocidades comprendidas entre 10,000 y 30,000 rpm.

En una turbina de acción ideal el chorro de vapor que sale por una tobera debería llevarse al reposo de los álabes, y, de esta suerte, cedería toda su energía cinética a los mismos. En...