Turbinas

1. TURBINAS DE VAPOR PROF: ING GREGORIO BERMUDEZ MATERIA : GENERACION DE POTENCIA

2. TURBINAS DE VAPOR. Es una turbomaquina que transforma la energía de un flujo de vapor en energía mecánica. Este vapor se genera en una caldera, de la que sale en una condición de elevada temperatura y presión. En la turbina se transforma la energía interna del vapor en energía mecánica que, típicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad.

3. TURBINAS DE VAPOR. El trabajo disponible en la turbina es igual a la diferencia de entalpia entre el vapor de entrada y salida a la turbina. El hecho de la utilización del vapor como fluido de trabajo se debe a la elevada energía disponible por unidad de kg de fluido de trabajo. Al pasar por las toberas de la turbina, se reduce la presión del vapor, (se expande) aumentando así su velocidad. Este vapor a alta velocidad es el que hace que los alabes móviles de la turbina giren alrededor de su eje al incidir sobre el mismo. Por lo general, una turbina de vapor posee mas de un conjunto tobera-alabe (o etapa), para aumentar la velocidad del vapor de manera gradual. Esto se hace ya que por lo general el vapor de alta presión y temperatura posee demasiada energía térmica y si esta, se convierte en energía cinética en un numero muy reducido de etapas, la velocidad periférica o tangencial de los discos puede llegar a producir fuerza centrifuga muy grande causando fallas en la unidad.

4. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UNA TURBINA DE VAPOR: El principio de funcionamiento de las turbinas de vapor tiene su fundamento en el ciclo termodinámico conocido como ciclo Rankine, a final del cual el fluido de trabajo retorna a su estado y composición inicial. Cuatro procesos se distinguen en un ciclo Rankine ideal. 1-2 Proceso de bombeo adiabático y reversible. 2-3 Transferencia de calor al fluido de trabajo en una caldera a presión constante 3-4 Expansión adiabática y reversible del fluido en la turbina. 4-5 Transferencia de calor desde le fluido de trabajo a presión constante en el condensador. Diagrama de T-S del ciclo termodinámico de las turbinas de vapor.

5. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UNA TURBINA DE VAPOR: Si los cambios en la energía cinética y potencial (presión y temperatura) del fluido de trabajo no son considerados, el calor transferido y el trabajo pueden representarse por areas en el diagrama. El área comprendida por los puntos a-1-2-3-b-a representa el calor transferido al fluido de trabajo, mientras que el área comprendida por lo puntos a-1-4-b-a representa el calor transferido desde el sistema. El trabajo neto realizado esta representado por el área comprendida por los puntos 1-2-3-4-1 y es la diferencia entre el calor transferido al fluido de trabajo y el calor transferido desde el fluido de trabajo. Esquema del ciclo básico de las turbinas de vapor.

6. ELEMENTOS DE UNA TURBINAS DE VAPOR: Los elementos principales de una turbina de vapor son: ROTOR: es un elemento móvil del sistema. La energía desprendida por el vapor en la turbina se convierte en energía mecánica en este elemento. Dado que la turbina esta dividida en un cierto numero de escalonamientos, el rotor esta compuesto por una serie de coronas de alabes, uno por cada escalonamiento de la turbina. Los alabes se encuentran unidos solidariamente al eje de la turbina moviéndose con el.

7. ELEMENTOS DE UNA TURBINAS DE VAPOR: ESTATOR: el estator esta constituido por la propia carcasa de la turbina. Al igual que el rotor, el estator esta formado por una serie de coronas de alabes, correspondiendo cada una a una etapa o escalonamiento de la turbina.

8. ELEMENTOS DE UNA TURBINAS DE VAPOR: TOBERAS: el vapor es alimentado a la turbina a través de estos elementos. Su labor es conseguir una correcta distribución del vapor.

9. TIPOS DE TURBINAS DE VAPOR. 1.- Por la dirección del flujo de vapor en el interior de la turbina. Una primera clasificación de las turbinas de vapor puede desarrollarse haciendo referencia a movimientos de las corriente de vapor dentro del cuerpo de la turbina. Según este criterio existen dos tipos de turbinas: RADIALES: La circulación de vapor se establece en un plano perpendicular al eje de la turbina. AXIALES: La circulación de Vapor transcurre paralelamente al eje de la turbina.

10. TIPOS DE TURBINAS DE VAPOR. 2.- Por su mecanismo de funcionamiento. TURBINA AXIAL: Desde el punto de vista de su funcionamiento las turbinas axiales se pueden dividir en tres clases según el grado de reacción que presentan. Se define grado de reacción de una turbomaquina a la reacción. R = h rotor ht escalonamiento Es decir a la disminución de entalpia en el rotor dividida por la disminución de entalpia total (entalpia mas energía cinética especifica) en el escalonamiento.

11. TIPOS DE TURBINAS DE VAPOR. Atendiendo a esto se tienen los tres casos característicos siguientes: TURBINA AXIAL DE ACCION CON ENTALPIA CONSTANTE EN ROTOR: La entalpia es constante en el rotor y se produce una expansión en el estator con aumento de la velocidad del gas. En el rotor, sin embargo, la velocidad relativa es constante. Se produce una pequeña caída de presión que no provoca un aumento de la velocidad que es debida a la fricción. TURBINA AXIAL DE REACCION: La expansión se produce en estator y en el rotor con una disminución de entalpia en el estator debido a la expansión y un aumento de la velocidad. En el rotor también se produce expansión aumentando la velocidad relativa del fluido. TURBINA RADIALES. Las turbinas radiales o mixtas presentan la siguiente evolución: en el estator se produce una expansión aumentando la velocidad, disminuyendo la entalpia. En el rotor se produce un aumento de la velocidad relativa debida a la expansión donde además se produce una caída de presión.

12. TIPOS DE TURBINAS DE VAPOR. 3.- Según el salto térmico se le separa en: TURBINAS DE CONDENSACION: Son la de mayor tamaño, utilizadas en centrales térmicas. La presión de descarga puede ser inferior a la atmosférica debido a la condensación del vapor de salida. Las turbinas de condensación se encuentran comúnmente en plantas de potencia eléctrica. Estas turbinas expelen vapor en estado parcialmente saturado, generalmente con calidad mayor al 90% a una presión bastante inferior a la atmosférica hacia un condensador. En la turbina de extracción/ condensación, una parte del vapor puede extraerse en uno o varios puntos de la turbina antes de la salida al condensador, obteniendo así, vapor al proceso a varias presiones, mientras que el resto del vapor se expande hasta la salida al condensador.

13. TIPOS DE TURBINAS DE VAPOR. TURBINA DE CONTRAPRESION: Se utilizan como expansoras para reducir la presión del vapor generando al mismo tiempo energía. Descargan el vapor a una presión aun elevada, para ser utilizada en procesos industriales.

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