TURBINA DE VAPOR

Funcionamiento, clasificación y evaluación

1. Definición

La turbina de vapor es una máquina de movimiento rotatorio y de flujo permanente. El flujo de vapor entra en una tobera para ser expansionado, reduciendo su presión y adquiriendo una gran velocidad. La energía que contiene dicho flujo es aprovechada por los álabes de la turbina para mover el rotor (trabajo mecánico).

2. Clasificación

Las turbinas de vapor se pueden clasificar de la siguiente manera:

1. Dirección del flujo de vapor2. Presión y temperatura de operación3. Número de etapas o escalonamientos4. Extracciones5. Descarga de vapor

Enfocándose en el punto número 1, dependiendo el flujo de vapor, existen las turbinas de tipo axial y radial.

Como su nombre lo indica, en las de tipo axial el flujo de vapor es en la dirección de su eje. En las de tipo radial, el flujo es del eje hacia fuera.

En la actualidad, predominan las de tipo axial. De tipo axial se clasifican en: acción y

reacción.

Hablando del punto dos, existen turbinas de:

1. Baja presión y baja temperatura2. Presión intermedia y temperatura media3. Alta presión y alta temperatura

Sistema de turbinas AP-MP-BP

Dentro del punto número tres, las etapas o escalonamientos pueden ser uno o varios. El diseño de la turbina constara de escalones de presión y velocidad. Pueden ser escalones de acción y reacción, por lo regular, los escalones son una combinación de ambos.

Los escalones de acción pueden ser tipo Rateau (presión) o Curtis (velocidad). La expansión se da en tobera.

Los escalones de reacción, la expansión se da en los álabes.

Para las turbinas de extracción, es importante mencionar que estas extracciones se realizan principalmente para mejorar la eficiencia del ciclo de generación con vapor de agua. Pueden existir una o varias extracciones dependiendo las necesidades del ciclo y configuraciones de la turbina.

Dichas extracciones se pueden utilizar para regular las condiciones de operación de la turbina

Dependiendo la descarga del vapor, las turbinas pueden ser con condensador, sin condensador y contra presión.

Contra presión se refiere a que el vapor de escape esta por arriba de la presión atmosférica y se utiliza para otro proceso dentro de la planta o para el funcionamiento de otra turbina.

Cuando carecen de condensador, el vapor es liberado a la atmósfera, recuperando lo posible para aprovechar su energía calorífica.

3. Partes que componen una turbina de vapor

Las turbinas se componen de cuatro partes principales:

• Rotor.- Elemento móvil de la turbina. La energía desprendida por el vapor en convertida en movimiento mecánico.

• Carcasa.- Es una cubierta envolvente que actúa como barrera de presión y minimiza la pérdida de vapor al mismo tiempo que conduce el flujo de la energía de una manera eficiente. Esta soporta anillos de álabes estacionarios que sirven para dirigir el flujo de vapor en la dirección adecuada contra los álabes móviles.

• Toberas.- El vapor es alimentado a la turbina a través de estos elementos. Su trabajo es obtener la distribución adecuada del vapor entrante.

• Álabes.- Estos elementos tienen una forma en particular, diseñada para poder realizar el intercambio energético. Estos, también llamados paletas, están montados sobre el rotor para poder generar el giro del mismo.

4. Principios de funcionamiento

Escalonamientos

La función de las etapas o escalonamientos es aumentar la potencia sin aumentar el caudal, ni el tamaño de la máquina ni del generador de vapor.

Sin embargo, con el número de revoluciones fijas, implica mayores diámetros y el tamaño excesivo de la turbina.

También buscan mantener al rotor dentro de la velocidad óptima de funcionamiento.

Se busca aprovechar al máximo la energía del vapor.

Etapa Rateau de

acción(Presión)

Etapa Curtis de acción

(Velocidad)

Etapa de reacción(Turbina Parsons)