Turbinas de vapor

TURBINA DE VAPOR

Estado del arte:
El primer dispositivo que puede ser clasificado como una turbina de vapor de reacción era poco más que un juguete, el Aeolipile clásica, un dispositivo diseñado por un matemático griego, Herón. Consiste en una esfera que giraba entorno a su eje cuando se calentaba agua y se hacía salir por unas tuberías acopladas a las esfera.
En 1551, Taqi al-Din en EgiptoOtomano describe una turbina de vapor con la aplicación práctica de la rotación de un asador. No sería hasta 1629 cuando el ingeniero Giovanni Blanca ideó un mecanismo donde un chorro de vapor impulsa una turbina y ésta a su vez impulsaba una troqueladora, pero no consiguió encontrarle ningún uso industrial útil.
A medida que la tecnología fue avanzando, los usos de las turbinas de vapor fueroncobrando mayor importancia. En 1884 Charles Parsons inventó la turbina de vapor moderna cuyo primer modelo fue conectado a una dinamo que genero 7,5 kW de electricidad. La invención de la turbina de vapor de Parsons hizo la electricidad barata y abundante posible y sus mejoras fueron aplicadas en la mayoría de las centrales eléctricas de todo el mundo.
Las turbinas de vapor también fueronusadas como motores de barcos, aviones o la tan famosa locomotora de vapor, que propiciaron una revolución en el transporte marítimo, terrestre así como en muchos aspectos industriales.
En la actualidad, dada la gran evolución de los motores eléctricos y de gasolina, las turbinas de vapor han quedado relegadas a la generación de electricidad en centrales térmicas mediante el uso de combustiblesfósiles, carbón , energía solar , nuclear y en general cualquier forma de calentar agua con la finalidad de aprovechar la energía interna del vapor para generar una energía mecánica, que puede ser transformada en electricidad.

Principio de funcionamiento;
Una turbina de vapor es una turbo-máquina que transforma la energía de un flujo de vapor en energía mecánica. El vapor se genera en una caldera, dela que sale en una condición elevada de temperatura y presión. Este vapor a alta velocidad es el que hace girar. La turbina transforma la energía interna del vapor y la energía mecánica del flujo en un trabajo mecánico que generalmente es aprovechado por un generador para producir electricidad.

Las turbinas de vapor están presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido quepueda cambiar de fase, entre éstos el más importante es el Ciclo Rankine.

Ciclo de Rankine;
El ciclo de Rankine es el ciclo ideal que sirve de base al funcionamiento de las centrales térmicas con turbinas de vapor, las cuales producen actualmente la mayor parte de la energía eléctrica que se consume en el mundo.
Es un ciclo termodinámico que tiene como objetivo la conversión de calor entrabajo, constituyendo lo que se denomina un ciclo de potencia.

Utiliza un fluido de trabajo que alternativamente evapora y condensa, típicamente agua. El hecho de la utilización del vapor como fluido de trabajo se debe a la elevada energía disponible por unidad de masa de fluido de trabajo. Este ratio en el caso del agua es tres veces mayor que en el caso del aire.
Mediante la quema de uncombustible, el vapor de agua es producido en una caldera a alta presión para luego ser llevado a una turbina donde se expande para generar trabajo mecánico en su eje (este eje, solidariamente unido al de un generador eléctrico, es el que generará la electricidad en la central térmica). El vapor de baja presión que sale de la turbina se introduce en un condensador, equipo donde el vapor condensa ycambia al estado líquido (habitualmente el calor es evacuado mediante una corriente de refrigeración procedente del mar, de un río o de un lago). Posteriormente, una bomba se encarga de aumentar la presión del fluido en fase líquida para volver a introducirlo nuevamente en la caldera, cerrando de esta manera el ciclo.

-Diagrama T-S:
Proceso 1-2: Expansión isoentrópica del fluido de trabajo en...