Turbinas termicas

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TURBINA
Las turbinas son máquinas que desarrollan par y potencia en el eje como resultado de la variación de la cantidad de movimiento del fluido que pasa a través de ellas. Dicho fluido puede ser un gas, vapor o líquido, si bien las notas que se dan a continuación son aplicables a turbinas que operan con gas o vapor.
Para que el fluido alcance la alta velocidad requerida para que seproduzcan variaciones útiles en el momento, debe haber una diferencia importante entre la presión a la entrada a la turbina y la de escape.
El elemento básico de la turbina es la rueda o rotor, que cuenta con palas, hélices, cuchillas o cubos colocados alrededor de su circunferencia, de tal forma que el fluido en movimiento produce una fuerza tangencial que impulsa la rueda y la hace girar. Estaenergía mecánica se transfiere a través de un eje para proporcionar el movimiento de una máquina, un compresor, un generador eléctrico o una hélice.
Hasta el momento, la turbina es uno de los motores más eficientes que existen (alrededor del 50%) con respecto a los motores de combustión interna y hasta algunos eléctricos.
Como fuentes de gas presurizado cabe mencionar un gas previamente comprimido ycalentado, como sería el caso de una turbina de gas, o en la turbina de un turbosobrealimentador de un motor de combustión interna. En la industria de generación de electricidad es muy frecuente el uso de vapor generado en calderas a alta presión que utilizan combustibles sólidos o nucleares para mover los alternadores accionados por turbinas de vapor.

Turbina de vapor de Siemens AG.

Existennumerosos tipos de turbinas, desde la más elemental utilizada en el buril de un dentista, hasta las grandes turbinas multiexpansión empleadas en las centrales energéticas, que pueden llegar a desarrollar hasta 1000 MW.

Las pérdidas de energía en una turbina son:
- Fricción del fluido en el estator (toberas).
- Fricción del fluido en los pasajes del rotor (álabes).
- Pérdidas de fluido en laspuntas de los álabes o en las juntas.
- Fricción entre el rotor y el fluido.
- Pérdidas por ventilación.
- Energía cinética rechazada en el rotor.

Debido a la variación de entalpía a través de la turbina, la temperatura de escape estará normalmente por debajo de la del ambiente, por lo que habrá la correspondiente transferencia de calor a la caja.

Figura 1: Situación de las turbinas enel conjunto de máquinas.

TURBINAS TÉRMICAS
Son aquéllas cuyo fluido de trabajo sufre un cambio de densidad considerable a través de su paso por la máquina.
Estas se suelen clasificar en dos subconjuntos distintos debido a sus diferencias fundamentales de diseño:
Turbinas a vapor: su fluido de trabajo puede sufrir un cambio de fase durante su paso por el rodete; este es el caso de las turbinasa mercurio, que fueron populares en algún momento, y el de las turbinas a vapor de agua, que son las más comunes.
Turbinas a gas: En este tipo de turbinas no se espera un cambio de fase del fluido durante su paso por el rodete.
También al hablar de turbinas térmicas, suele hablarse de los siguientes subgrupos:
Turbinas a acción: En este tipo de turbinas el salto entálpico ocurre sólo en elestator, dándose la transferencia de energía sólo por acción del cambio de velocidad del fluido.
Turbinas a reacción: El salto entálpico se realiza tanto en el rodete como en el estator, o posiblemente, sólo en rotor.
Igual de común es clasificar las turbinas por la presión existente en ellas en relación a otras turbinas dispuestas en el mismo grupo:
Turbinas de alta presión: Son las más pequeñasde entre todas las etapas y son las primeras por donde entra el fluido de trabajo a la turbina.
Turbinas de media presión.
Turbinas de baja presión: Son las últimas de entre todas las etapas, son las más largas y ya no pueden ser más modeladas por la descripción euleriana de las turbomáquinas.

TURBINA DE VAPOR
Una turbina de vapor es una turbo máquina que transforma la energía de un flujo...