Turbinas de vapor parte II
Introducción
¡Hola!
Me complace enormemente saber de ti, espero que compartas mi emoción y te sumes con una gran actitud y ánimo a esta clase 12 titulada Turbinas de vapor segunda parte de la unidad de aprendizaje Centrales eléctricas.
En esta clase digital, se verán los conceptos de las turbinas de vapor, la turbina es la encargada de mover el rotor del generador, accionada por la energía mecánica del vapor de agua a presión y producir la corriente eléctrica.
Es una turbomaquina motora, que transforma la energía de un flujo de vapor en energía mecánica a través de un intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido de trabajo (entiéndase el vapor) y el rodete, órgano principal de la turbina, que cuenta con palas o álabes los cuales tienen una forma particular para poder realizar el intercambio energético. Las turbinas de vapor están presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase, entre éstos el más importante es el ciclo de Rankine, el cual genera el vapor en una caldera, de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presión. En la turbina se transforma la energía interna del vapor en energía mecánica que, normalmente, se transmite a un generador para producir electricidad. En una turbina se pueden distinguir dos partes, el rotor y el estátor. El rotor está formado por ruedas de álabes unidas al eje y que constituyen la parte móvil de la turbina. El estátor también está formado por álabes, no unidos al eje sino a la carcasa de la turbina.
En relación con lo anterior, te invito a proseguir con la segunda parte del tema.
Desarrollo del tema
Tipos de turbina de vapor
Existen las turbinas de vapor en una gran variedad de tamaños, desde unidades de 1 HP (0.75 kW) usadas para accionar bombas, compresores y otros equipos, hasta turbinas de 2,000,000 HP (1,500,000 kW) utilizadas para generar electricidad.
Hay diversas clasificaciones para las turbinas de vapor modernas, y por ser turbomáquinas son susceptibles a los mismos criterios de clasificación de estas. Por otro lado, es común clasificarlas de acuerdo a su grado de reacción:
- Turbinas de acción. El cambio o salto entálpico o expansión es realizada en los álabes directores o las toberas de inyección si se trata de la primera etapa de un conjunto de turbinas, estos elementos están sujetos al estátor. En el paso del vapor por el rotor la presión se mantendrá constante y habrá una reducción de la velocidad.
- Turbinas de reacción. La expansión, es decir, el salto entálpico del vapor puede realizarse tanto en el rotor como en el estátor, cuando este salto ocurre únicamente en el rotor la turbina se conoce como de reacción pura neta.
Principios del funcionamiento
La ecuación general de las turbomáquinas fue hallada por Euler y su demostración se encuentra en el artículo de turbomáquinas. La forma para el trabajo por unidad de masa que atraviesa el rotor de las turbomáquinas motoras axiales es:
- 𝐿 = 𝑢[𝑐1 𝑐𝑜𝑠 𝛼1 − 𝑐2 𝑐𝑜𝑠(𝛼2)]
- u = velocidad periférica
- c1 = velocidad absoluta antes de pasar por el rotor
- c2 = velocidad absoluta después de pasar por el rotor
Tipos de turbinas de vapor y aplicaciones
- Las turbinas de no condensación o de contrapresión son más ampliamente usadas para aplicaciones de vapor en procesos. La presión de salida es controlada por una válvula reguladora para satisfacer las necesidades de presión en el vapor del proceso. Se encuentran comúnmente en refinerías, plantas de papel y pulpa y en instalaciones de desalinización, donde se dispone de grandes cantidades de vapor de proceso a baja presión.
- Las turbinas condensadoras se encuentran comúnmente en plantas de potencia eléctrica. Estas turbinas expelen vapor en estado parcialmente saturado, generalmente con un título de vapor mayor al 90 % (para evitar problemas de corrosión de los álabes), a una presión bastante inferior a la atmosférica hacia un condensador.
- Las turbinas de recalentamiento también son usadas casi exclusivamente en plantas de potencia eléctrica. En una turbina de recalentamiento, el flujo de vapor sale de una sección a alta presión de la turbina y es regresado a la caldera donde se vuelve a sobrecalentar. El vapor entonces regresa a una sección de presión intermedia de la turbina y continúa su expansión.
- Las turbinas de extracción se encuentran en todo tipo de aplicaciones. En una turbina de extracción, el vapor es liberado en diversas etapas y aprovechado en distintos procesos industriales, también puede ser enviado a calentadores de agua para mejorar la eficiencia del ciclo.
Conclusión
En resumen, en esta clase vimos los tipos de turbina a vapor, sus principios de funcionamiento y las aplicaciones de estas turbinas en diferentes lugares en los que funcionan. Recordemos que existe una ecuación general de las turbomáquinas que fue hallada por Euler y su demostración se encuentra en el artículo de turbomáquinas. La forma para el trabajo por unidad de masa que atraviesa el rotor de las turbomáquinas motoras axiales es:
- 𝐿 = 𝑢[𝑐1 𝑐𝑜𝑠 𝛼1 − 𝑐2 𝑐𝑜𝑠(𝛼2)]
- u = velocidad periférica
- c1 = velocidad absoluta antes de pasar por el rotor
- c2 = velocidad absoluta después de pasar por el rotor
¡Te felicito por tu logro! Te invito a continuar con tu proceso formativo realizando y mandando la actividad asignada a esta clase. “Perseverar es sinónimo de tenacidad, no decaigas sigue perseverando en tu educación” Te encuentro en la siguiente clase. Hasta luego.
Fuentes de información
- Klempner, G., & Kerszenbaum, I. (2008). Handbook of Large turbo-generators, operation and maintenance. (2a ed.). Wiley-IEEE Press.
- Nag. P. K. (2002). Power Plant Engineering. (2a ed.).Tata McGraw Hill Education.
- Drbal, L., Westra, K., & Boston, P. (Eds). (1996). Power Plant Engineering. Springer EE. UU.