proyecto de turbinas de vapor

8/4/2019 Proyecto de Turbinas de Vapor

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PROYECTO:

TURBINAS DE VAPOR

Introduccin

La turbina es un motor rotativo que convierte en energa mecnica la energa deuna corriente de agua, vapor de gas o gas. El elemento bsico de la turbina es larueda o rotor, que cuenta con palas, hlices, cuchillas o cubos colocadosalrededor de su circunferencia, de tal forma que el fluido en movimiento produceuna fuerza tangencial que impulsa la rueda y la hace girar. Esta energa mecnicase transfiere a travs de un eje para proporcionar el movimiento de una maquina,un compresor, un generador elctrico o una hlice.

Las turbinas se clasifican en turbinas hidrulicas o de agua, turbina de vapor yturbinas de combustin. Hoy la mayor parte de la energa elctrica mundial seproduce utilizando generadores movidos por turbinas.

Una turbina de vapor es una turbo mquina que transforma la energa de un flujode vapor en energa mecnica. Este vapor se genera en una caldera, de la quesale en unas condiciones de elevada temperatura y presin. En la turbina setransforma la energa interna del vapor en energa mecnica que, tpicamente, esaprovechada por un generador para producir electricidad.

Al pasar por las toberas de la turbina, se reduce la presin del vapor (se expande)

aumentando as su velocidad. Este vapor a alta velocidad es el que hace que loslabes mviles de la turbina giren alrededor de su eje al incidir sobre los mismos.Por lo general una turbina de vapor posee ms de un conjunto tobera-labe (oetapa), para aumentar la velocidad del vapor de manera gradual. Esto se hace yaque por lo general el vapor de alta presin y temperatura posee demasiadaenerga trmica y, si sta se convierte en energa cintica en un nmero muyreducido de etapas, la velocidad perifrica o tangencial de los discos puede llegara producir fuerzas centrfugas muy grandes causando fallas en la unidad.

En una turbina se pueden distinguir dos partes, el rotor y el estator. El rotor estformado por ruedas de labes unidas al eje y que constituyen la parte mvil de laturbina. El estator tambin est formado por labes, no unidos al eje sino a lacarcasa de la turbina.

El xito obtenido con las turbinas de agua condujo a utilizar el principio de laturbina para extraer energa del vapor de agua. Mientras que la maquina a vaporde vaivn desarrollada por el inventor e ingeniero escocs James Watt utilizabanla presin del vapor, la turbina consigue mejores rendimientos al utilizar tambin laenerga cintica de este. La turbina puede ser ms pequea, ms ligera y ms


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barata que una maquina de vapor de vaivn de la misma potencia, y puede ser deun tamao mucho mayor que las maquinas de vapor convencionales.

Desde el punto de vista de la mecnica, tiene la ventaja de producir directamenteun movimiento giratorio sin necesidad de una manivela o algn otro medio de

convertir la energa de vaivn en energa rotatoria. Como resultado de ello, laturbina de vapor a remplazado a las maquinas de vaivn en las centralesgeneradoras de energa elctrica, y tambin se utiliza como una forma depropulsin a chorro.

La turbina de vapor no fue inventada por una nica persona, sino q fue elresultado del trabajo de un grupo de inventores a finales del siglo XIX. Algunos de

los participantes ms notables en este desarrollo fueron el Britnico CharlesAlgernon Parsons fue responsable del denominado principio de escalones,mediante el cual el vapor se expanda en varias fases aprovechndose su energaen cada una de ellas. De Laval fue el primero en disear chorros y palasadecuadas para el uso eficiente de la expansin del vapor.

Clasificacin

Existen turbinas de vapor en una gran variedad de tamaos, desde unidades de 1HP (0.75 Kw.) Usadas para accionar bombas, compresores y otro equipoaccionado por flecha, hasta turbinas de 2,000,000 HP (1,500,000 Kw.) Utilizadas

para generar electricidad.

Existen diversas clasificaciones para las turbinas de vapor modernas.

Se distinguen dos tipos de turbinas: de accin o de reaccin. La forma mssencilla de turbina de vapor es la denominada turbina de accin, en la que loschorros de la turbina estn sujetos a un punto dentro de la carcaza de la turbina, ylas palas estn dispuestas en los bordes de ruedas que giran alrededor de un eje


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central. El vapor pasa a travs de las boquillas y alcanza las palas. Estasabsorben una parte de la energa cintica del vapor en expansin, lo que hacegirar la rueda y con ella el eje al que esta unida. La turbina esta diseada de formaque el vapor que entra por un extremo de la misma se expande a travs de unaserie de boquillas hasta que a perdido la mayor parte de su energa interna.

En la turbina de reaccin la energa mecnica se obtiene de la aceleracin delvapor en expansin. Las turbinas de este tipo cuentan con dos grupos de palasunas mviles y otras fijas. Las palas esta colocadas de forma que cada par actacomo una boquilla a travs de la cual pasa el vapor mientras se expande. Laspalas de las turbinas de reaccin suelen montarse en un tambor en lugar de unarueda, el tambor acta como eje de la turbina.

Para que la energa del vapor se utilice eficientemente en ambos tipos de turbina,es necesario utilizar varios escalones en cada uno de los cuales se convierte enenerga cintica, una parte de la energa trmica del vapor. Si se hiciera toda la

conversin de los dos tipos de energa en un solo escaln, la velocidad rotatoriade la rueda seria excesiva. Por lo general se utilizan mas escalones en lasturbinas de reaccin que en las turbinas de accin. Se puede comprobar que, conel mismo dimetro y la misma cantidad de energa, la turbina de reaccin necesitael doble de escalones para obtener un rendimiento mximo. Las turbinas msgrandes, que normalmente son de accin, emplean hasta cierto grado la reaccinal principio del recorrido del vapor para que el flujo de vapor sea eficaz. Muchas delas turbinas de reaccin utilizan primero un escaln de control de accin, lo quereduce l numero de escalones necesarios.

A causa del aumento de volumen del vapor cuando se expande, es necesarioaumentar en cada escaln el tamao de las aberturas a travs de las cuales pasael vapor. Durante el diseo real de las turbinas, este aumento se consiguealargando las palas de un escaln a otro y aumentando el dimetro del tambor o larueda a la que estn acopladas las palas. Tambin se agregan dos o mssecciones de turbina en paralelo. Como resultado de esto, una turbina industrialpequea puede ser prcticamente cnica, con el dimetro ms pequeo en elextremo de entrada, de mayor presin, y el dimetro mayor en el extremo desalida. Las grandes turbinas de una central elctrica nuclear pueden tener cuatrorotores con una seccin de alta presin con flujo doble, seguida de tres seccionesde baja presin y flujo doble.

Las turbinas de vapor son mquinas simples que tienen prcticamente una solaparte mvil, el rotor. Sin embargo, requieren algunos componentes auxiliares parafuncionar: cojinetes de contacto plano para sostener el eje, cojinetes de empujepara mantener la posicin axial del eje, un sistema de lubricacin de los cojinetesy un sistema de estanqueidad que impide que el vapor salga de la turbina y que elaire entre en ella. La velocidad de rotacin se controla con vlvulas en la admisinde vapor de la mquina. La cada de presin en las palas produce adems unafuerza axial considerable en las palas mviles, lo que se suele compensar con un


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pistn de equilibrado, que crea a su vez un empuje en sentido opuesto al delvapor.

La eficiencia de expansin de las turbinas modernas de varios escalones es alta,dado el avanzado estado de desarrollo de los componentes utilizados en las

turbinas y la posibilidad de recuperar las prdidas de un escaln en los siguientes,con un sistema de recalentamiento. El rendimiento que se obtiene al transformaren movimiento la energa tericamente disponible suele superar el 90%. Laeficiencia termodinmica de una instalacin de generacin con vapor es muchomenor, dada la prdida de energa del vapor que sale de la turbina.

Estas categoras incluyen turbinas condensadoras, no condensadoras, derecalentamiento, extraccin e induccin.

Las turbinas de no-condensacin o de contrapresin son ms ampliamenteusadas para aplicaciones de vapor en procesos. La presin de salida es

controlada por una vlvula reguladora para satisfacer las necesidades de presinen el vapor del proceso. Se encuentran comnmente en refineras, plantas depapel y pulpa y en instalaciones de desalinizacin, donde se dispone de grandescantidades de vapor de proceso a baja presin.

Las turbinas condensadoras se encuentran comnmente en plantas de potenciaelctrica. Estas turbinas expelen vapor en estado parcialmente saturado,generalmente con calidad mayor al 90%, a una presin bastante inferior a laatmosfrica hacia un condensador.

Las turbinas de recalentamiento tambin son usadas casi exclusivamente enplantas de potencia elctrica. En una turbina de recalentamiento, el flujo de vaporsale de una seccin a alta presin de la turbina y es regresado a la caldera dondese le vuelve a sobrecalentar. El vapor entonces regresa a una seccin de presinintermedia de la turbina y contina su expansin.

Las turbinas de extraccin se encuentran en todo tipo de aplicaciones. En unaturbina de extraccin, el vapor es liberado en diversas etapas y aprovechado endistintos procesos industriales, tambin puede ser enviado a calentadores de aguapara mejorar la eficiencia del ciclo.

Los fluidos extrados pueden ser controlados mediante una vlvula o pueden nocontrolarse. Las turbinas de induccin introducen vapor a baja presin en unaetapa intermedia para producir potencia adicional.


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Turbina de vapor para generacin de electricidad

Las turbinas de vapor se emplean principalmente en las centrales elctricas degeneracin de energa elctrica, cuyos componentes principales son:

Caldera: su funcin es la de generar el vapor necesario para el funcionamiento dela turbina.

Turbina: es la encargada de utilizar la energa del vapor de la caldera ytransformarla en trabajo til para mover un generador elctrico.

Condensador: se emplea para condensar el vapor que sale de la turbina.

Bomba: usada para alimentar la caldera con el agua que proviene delcondensador.

Componentes bsicos de una central termoelctrica

Principio de funcionamiento de las turbinas

Las primeras turbinas de vapor del tipo industrial, fue la desarrollada por Lavalhace mediados del siglo XIX, la que aprovechaba la energa cintica del vaporpara impulsar un rotor que tenia una serie de paletas sobrepuestas sobre susuperficie mientras que el vapor era acelerado y guiado a travs de un Boquerel.


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Posteriormente con el fin de mejorar su primer diseo, se colocaron varios

Boquereles, tratando de cubrir en mejor forma el rotor.

En ambos diseos el vapor empleado se dispersaba en la atmsfera; pararecuperarlo se ideo una carcaza para as poderlo guiar hacia un condensador, asu vez fue necesario variar la posicin de las paletas en el rotor, ubicndolas en laperiferia del mismo para darle sentido axial, al vapor y adems el Boquerel variosu forma circular a arco de corona circular, llamndose ahora, alabes de tobera o

simplemente estator. Las paletas de rotor se conocen actualmente como alabesmviles.

Al analizar el primer diseo de la turbina Laval, se observa que el principio defuncionamiento es el empleo de la energa cintica del vapor que actadirectamente sobre los alabes del rotor.


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Dentro del cilindro estn maquinados los encajes de los cargadores, diafragmas ysellos. Algunos cilindros como los de las mquinas de reaccin tienen ranuraspara insertar los alabes estacionarios y otros cilindros por razones tecnolgicastienen cargadores que agrupan sellos y diafragmas, esto facilita conformar elespacio y ubicar las extracciones de forma ms compacta, tambin disminuye

considerablemente la cantidad de tornillos lo que agiliza el mantenimiento.Para impedir la fuga del vapor hacia el ambiente o las prdidas entre los pasos ypara evitar la penetracin del aire en el cilindro sometido al vaco se construyensistemas de empaquetadura o de sellaje. Las cajas de sellos ubicadas en elexterior del cilindro se llaman estufas.

GENERADORES DE VAPOR.

Un generador de vapor es una mquina o dispositivo de ingeniera, donde laenerga qumica, se transforma en energa trmica. Generalmente es utilizado enlas turbinas de vapor para generar vapor, habitualmente vapor de agua, conenerga suficiente como para hacer funcionar una turbina en un ciclo de Rankinemodificado.

Los generadores de vapor se diferencian de las calderas por ser mucho msgrandes y complicados.

PARTES DE UN GENERADOR DE VAPOR.

Un economizador es un dispositivo mecnico detransferencia de calorquecalienta unfluidohasta supunto de ebullicin, sin pasar de l.

DEFINICIONES:

CALDERA: recipientemetlico en el que se genera vapor a presin mediante laaccin de calor.

GENERADOR DE VAPOR: es el conjunto o sistema formado por una caldera ysus accesorios, destinados a transformar un lquido en vapor, a temperatura ypresin diferenta al de la atmsfera.

MANOMETRO: el instrumento destinado a medir la presin efectiva producida porel vapor en el interior de la caldera.

OBJETIVOS

Las calderas o generadores a vapor son equipos cuyo objetivo es:
http://es.wikipedia.org/wiki/Transferencia_de_calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transferencia_de_calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transferencia_de_calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fluidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fluidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fluidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_ebullici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_ebullici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_ebullici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_ebullici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fluidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Transferencia_de_calor


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*Generar agua caliente para calefaccin y uso general, o

*Generar vapor para planta de fuerza, procesos industriales o calefaccin.

FUNCIONAMIENTO DE UN GENERADOR DE VAPOR

FUNCIONAMIENTO

Funcionan mediante la transferencia de calor, producida generalmente alquemarse un combustible, al agua contenida o circulando dentro de un recipientemetlico. En toda caldera se distinguen dos zonas importantes:

*Zona de liberacin de calor o cmara de combustin:

-Interior:

-Exterior:DE QUE SE COMPONEN LAS CALDERAS?

Se componen de uno a dos cilindros unidos entre s y tienen una capacidadsuperior a 150 H de agua por cada m2 de superficie de calefaccin.

Las calderas de mediano volumen de agua estn provistas de varios tubos dehumo y tambin de algunos tubos de agua, con lo cual aumenta la superficie decalefaccin, sin aumentar el volumen total del agua.

Las calderas de pequeo volumen de agua estn formadas por numerosos tubosde agua de pequeo dimetro, con los cuales se aumenta considerablemente lasuperficie de calefaccin.

CARACTERISTICAS DE LAS CALDERAS

Como caractersticas importantes podemos considerar que las calderas de granvolumen de agua tienen la cualidad de mantener ms o menos estable la presindel vapor y el nivel del agua, pero tienen el defecto de ser muy lentas en elencendido, y debido a su reducida superficie producen poco vapor. Son muypeligrosas en caso de explosin y poco econmicas.

CLASIFICACIONES:

Existen varias formas de clasificacin de calderas, entre las que se puedensealar:

1.-Segn la presin de trabajo:


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2.-Segn se generacin:

3.-Segn la circulacin de agua dentro de la caldera:

4.-Segn la circulacin del agua y los gases calientes en la zona de tubos de

las calderas. Segn esto se tienen 2 tipos generales de calderas:Pirotubulares o de tubos de humo.

Acuotubulares o de tubos de agua.

Partes principales que componen una caldera:

1.- HOGAR2.- Emparrillado

3.- Altar4.- Conductos de humo

5.- Cajas de humo.

6.- Chimenea

7.- Mampostera.

8.- Cmara de agua

9.- Cmara de vapor

10.- Cmara de alimentacin de agua

11.- Tapas de registro de inspeccin o lavado

12.- Puertas de hombre

Una turbina de vapor es unaturbomquinamotora, que transforma laenergadeun flujo devaporen energa mecnica a travs de un intercambio decantidad de

movimientoentre el fluido de trabajo(entindase el vapor) y el rodete, rganoprincipal de la turbina, que cuenta con palas olabeslos cuales tienen una formaparticular para poder realizar el intercambio energtico.

Clasificacin

Existen las turbinas de vapor en una gran variedad de tamaos, desde unidadesde 1 hp (0.75 kW) usadas para accionar bombas, compresores y otro equipo
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accionado por flecha, hasta turbinas de 2,000,000 hp (1,500,000 kW) utilizadaspara generar electricidad. Hay diversas clasificaciones para las turbinas de vapormodernas, y por ser turbomquinas son susceptibles a los mismos criterios declasificacin de stas. Por otro lado, es comn clasificarlas de acuerdo a su gradode reaccin:

Turbinas de Accin Turbinas de Reaccin

El Ciclo de Rankine es unciclo termodinmicoen el que se relaciona el consumode calor con la produccin de trabajo. Como otros ciclos termodinmicos, lamxima eficiencia termodinmica es dada por el clculo de mxima eficiencia delCiclo de Carnot. Debe su nombre a su desarrollador, elingenieroyfsicoescocsWilliam John Macquorn Rankine.

El proceso del Ciclo

El ciclo Rankine es un ciclo de potencia que opera con vapor. Este es producidoen una caldera a alta presin para luego ser llevado a una turbina donde produceenerga cintica, donde perder presin. Su camino contina al seguir hacia uncondensador, donde el vapor remanente cambia al estado lquido.

EFICIENCIA TERMICA DEL CICLO RANKINE

La eficiencia trmica del ciclo puede incrementarse aumentando la entalpa delvapor suministrado a la turbina. Dicha entalpa puede incrementarse aumentandola temperatura del vapor en la caldera.

Ciclo Rankine con Recalentamiento

La eficiencia del ciclo Rankine puede incrementarse tambin aumentando lapresin de operacin en la caldera. Sin embargo, un aumento en la presin deoperacin de la caldera origina un mayor grado de humedad en los ltimos pasosde la turbina. Este problema puede solucionarse haciendo uso de recalentamiento,en donde el vapor a alta presin procedente de la caldera se expande soloparcialmente en una parte de la turbina, para volver a ser recalentado en lacaldera.

Ciclo Rankine con Regeneracin.La eficiencia del ciclo Rankine es menor que un ciclo de Carnot, porque se aadecalor distinto al de la temperatura ms alta. Este defecto se puede compensarusando un ciclo regenerativo.

El Condensador.

Es un elemento intercambiador trmico, en cual se pretende que cierto fluidoque lo recorre, cambie a fase lquida desde su fase gaseosa mediante el
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intercambio de calor (cesin de calor al exterior, que se pierde sin posibilidad deaprovechamiento) con otro medio. La condensacin se puede producir bienutilizando aire mediante el uso de un ventilador o con agua (esta ltima suele seren circuito cerrado con torre de refrigeracin, en un ro o la mar). La condensacinsirve para condensar el vapor, despus de realizar un trabajo termodinmico p.ej.

una turbina de vapor o para condensar el vapor comprimido de un compresor defro en un circuito frigorfico. Cabe la posibilidad de seguir enfriando ese fluido,obtenindose lquido subenfriado en el caso delaire acondicionado.

Funcin del condensador

La funcin principal del condensador en una central trmica es ser elfoco froosumidero de calor dentro del ciclo termodinmico del grupo trmico. Por tanto, sumisin principal es condensar el vapor que proviene del escape de laturbina devaporen condiciones prximas a lasaturaciny evacuar el calor de condensacin(calor latente) al exterior mediante un fluido de intercambio (aire o agua).

Las partes ms significativas de un condensador son:

Cuello. Carcasa o cuerpo. Cajas de agua.. Tubos. Placas de tubos. Placas soporte. Pozo caliente.. Zona de enfriamiento de aire Sistema de extraccin de aire.

Tipos de condensadores para centrales trmicas

Segn su disposicin relativa con respecto de la turbina de vapor, loscondensadores pueden clasificarse en:

Axiales. Laterales. Inferiores.

Un compresor es unamquina de fluidoque est construida para aumentar lapresiny desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo sonlosgasesy losvapores. Esto se realiza a travs de un intercambio deenergaentre la mquina y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor estransferido a la sustancia que pasa por l convirtindose enenerga de flujo,aumentando su presin yenerga cinticaimpulsndola a fluir.
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Utilizacin

Los compresores son ampliamente utilizados en la actualidad en campos de laingeniera y hacen posible nuestro modo de vida por razones como:

Son parte importantsima de muchos sistemas de refrigeracin y seencuentran en cada refrigerador casero, y en infinidad de sistemas de aireacondicionado.

Se encuentran en sistemas de generacin de energa elctrica, tal como loes el Ciclo Brayton.

Tipos de compresores

Clasificacin segn el mtodo de intercambio de energa:

Sistema Pendular Taurozzi

Reciprocantes o Alternativos. de Espiral (Orbital, Scroll) Rotativo-Helicoidal (Tornillo, Screw): Rotodinmicos o Turbomquinas:

Utilizan un rodete con palas o labes para impulsar y comprimir al fluido detrabajo. A su vez stos se clasifican en:

o Axialeso Radiales
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Diagrama Ciclo Rankine con Recalentamiento.

El ciclo Rankine con recalentamiento puede ayudar a elevar minimamente laeficiencia del ciclo, pero se usa para alargar eltiempode vida de la turbina.Idealmente podramos usar una cantidad infinita de recalentamientos paracontinuar elevando la eficiencia pero en la practica solo se usan dos o tres, ya quela ganancia de trabajos es muy pequea.
http://www.monografias.com/trabajos901/evolucion-historica-concepciones-tiempo/evolucion-historica-concepciones-tiempo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos901/evolucion-historica-concepciones-tiempo/evolucion-historica-concepciones-tiempo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos901/evolucion-historica-concepciones-tiempo/evolucion-historica-concepciones-tiempo.shtml


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Ciclo Rankine Ideal con Recalentamiento.

Diagrama Ciclo Rankine con Regeneracion

En este diagrama se considera que el vapor esta saturado al inicio de laexpansin. La curva 4-5 es paralela a la 3-6 puesto que se postulo que elcalentamiento es reversible. Se observara que el incremento de Entropa duranteel calentamiento es igual a la disminucin durante la expansin y enfriamiento delvapor, y que el rea 4,5,6,3 es igual al rea 1,2,3,6,7.


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Diagrama Ciclo Brayton

TURBINAS CON ETAPAS DE VELOCIDAD (CURTIS)

Estas turbinas toman la energa cintica del vapor y la usan para impulsar dos otres rotores acoplados a un mismo rbol; en este montaje es necesario instalaralabes fijos en medio de los rotores; denominando al conjunto de elementos fijosseguido de labes mviles, una etapa. Este diseo fue desarrollado por elIngeniero Curts y por tal razn a sta turbina se le denomina comnmente comoturbina Curts. La admisin del vapor es parcial, es decir que nicamente losalabes mviles que se encuentran enfrente de las toberas reciben vapor, los otroslabes trabajan en vaco.


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Turbina Curtis con dos etapas de velocidad o de doble rotor

Distribucin de la velocidad y la presin en una turbina con dos etapas develocidad o Curtis.

Turbinas con etapas de Presin

Estas turbinas distribuyen el salto de presin del vapor a lo largo de varias etapasde la turbina, logrando de sta forma que la velocidad del vapor no sea tan alta enmedio de las etapas.

Usando este principio se disearon simultneamente dos tipo diferentes deturbinas, la turbina Rateau y la de Reaccin.


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Turbinas Rateau:

En este tipo de turbina, cada etapa est compuesta por un grupo de alabes fijosque actan como toberas, es decir permiten una cada de presin y por lo tanto unincremento de la energa cintica del vapor y a continuacin un grupo de alabes

mviles que reciben la energa del vapor que sale de los alabes fijostransformndola en trabajo al rbol; todos los rotores estn acoplados al mismorbol. Estas turbinas pueden tener varias etapas (entre 5 y 15) y normalmente elvapor cubre la totalidad (360) de los alabes mviles (admisin total) y utilizangeneralmente en su primera etapa una de velocidad, que puede ser de tipo Lavalo Curtis.

En estas turbinas el rgimen de rotacin es menor que en las turbinas Laval oCurtis, lo cual permite lograr una mayor vida de la misma, su inconveniente es queel rbol debe ser robusto, debido a su gran longitud. Su nombre se debe a suinventor.

Tal como ha sido descrita sta turbina sera como tener varias turbinas Laval, unaa continuacin de la otra.

Turbinas de reaccin (Parsons):

Esta turbina debe el nombre a su inventor, tiene gran numero de etapas (entre 15y 50); cada una de ellas con admisin total de vapor y tanto en el grupo de labesfijos como en los mviles se presenta cada de presin del vapor, que debido algran numero de partes donde se sucede, los incrementos de velocidades (energacintica) del vapor no son altos; por tal razn, al igual que en las turbinas Rateau,los regmenes de rotacin son bajos.

Por su gran longitud, debido al alto nmero de etapas, en lugar de usar rbol,generalmente, los labes mviles estn montados sobre un tambor, en especiallos de las ltimas etapas. Esta turbina es usada para mover generadores de granpotencia.

En la actualidad, las turbinas Rateau o Parson por si solas no se construyen, sinoque las turbinas de gran potencia se fabrican con los diferentes tipos de etapasdescritos, colocndose una etapa de velocidad en su parte inicial, que puede serde tipo Laval o Curtis, posteriormente, en su zona intermedia se instalan etapastipo Rateau y finalmente en su parte final, zona de bajas presiones, se instalanetapas tipo Parson. Al pasar de las etapas de velocidad que son de admisinparcial a las etapas de presin, ya sean Rateau o Parson, que son de admisintotal, el vapor pasa por una zona o compartimiento de la carcaza de la turbinallamado escaln de regulacin al que permite que ste cambio en la admisin delvapor en los alabes, se realice.

El Ciclo de vapor de Carnt


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La eficiencia de un ciclo de potencia se maximiza si todo el calor suministrado poruna fuente de energa ocurre a la mxima temperatura posible, y si toda la energaexpulsada a un sumidero ocurre la mnima temperatura posible. Para un cicloreversible que opere en estas condiciones, la eficiencia trmica es la eficiencia deCarnt, dada por (Ta - Tb.)/Ta. Un ciclo terico que satisface estas condiciones es

el ciclo del motor trmico de Carnt.Un ciclo de Carnt se compone de dos procesos isotrmicos reversibles y dosprocesos adiabticos reversibles ( o procesos isoentrpicos). Si durante las partesdel ciclo el fluido de trabajo aparece tanto en la fase lquida como en la fase devapor, entonces el diagrama Ts es como sigue:

Ciclo Rankine Ideal

En termodinmica se conoce como ciclo Rankine ideal, el empleado en lascentrales termoelctrica. El vapor que sale de la caldera (estado 1), esrecalentado, a una presin relativamente alta, este es conducido a trabes de unatubera hasta la turbina donde recibe el vapor y produce una expansinisentrpica, permitiendo de esta forma mover su rotor y as producir el trabajo (Wt)necesario para mover el generador, el vapor sale de la turbina (estado 2),generalmente vapor hmedo a presin baja; pasa el condensador donde setransforma en liquido saturado (estado 3), en un proceso de extraccin de calor

(Qr) que se realiza a presin constante; all el agua es tomada por la bomba y conun trabajo de bombeo (Wp) se aumenta la presin, en un proceso de compresinisentrpica hasta el estado liquido sub. enfriado (estado 4), donde se alcanza lapresin del trabajo de la caldera; en esta se adiciona calor (Qa) transformando lliquido en vapor recalentado a travs de un proceso a presin constante,obtenindose nuevamente el vapor necesario para alimentar la turbina (estado 1).En algunos ciclos se acostumbra extraer vapor de la turbina en partes intermedias,para recalentarlo y volverle a permitir que se expanda hasta la presin final, este


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proceso se llama ciclo Rankine con recalentamiento, el cual permite obtener unmayor trabajo de la turbina.

El Ciclo de Recalentamiento Ideal

En el ciclo de Rankine ideal, la eficiencia se puede incrementar mediante el

empleo de un sobre calentador. El proceso de sobrecalentamiento en generalhace que se eleve la temperatura promedio a la cual se suministra calor al ciclo,elevando as la eficiencia terica. Se puede lograr un aumento equivalente en latemperatura promedio durante el proceso de entrada de calor elevando la presinmxima del ciclo, es decir, la presin en la caldera. Esto puede dar por resultadoun mayor costo inicial del generador de vapor, debido a la mayor presin que debesoportar, pero a travs de los aos la mayor eficiencia de toda la unidadcompensa con creces ese desembolso. Sin embargo, con una temperaturamxima dada en el generador de vapor, un aumento de presin del evaporador dapor resultado una disminucin en la cantidad de vapor que sale de la turbina. Paraevitar el problema de la erosin sin perder la ventaja de las mayores temperaturas

logradas mediante el incremento de la presin en la caldera, se ha desarrollado elciclo de recalentamiento.

En el ciclo de recalentamiento no se permite que el vapor se expandacompletamente hasta la presin del condensador en una sola etapa. Despus deuna expansin parcial el vapor se extrae de la turbina y se recalienta a presinconstante. Luego se regresa a la turbina para expandirlo ms hasta la presin del


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condensador. Puede considerarse que la turbina consiste en dos etapas, una dealta presin y otra de baja presin.

Procedimientos Instrucciones y Formularios.Las turbinas generadoras de electricidad de las Centrales Elctricas trabajandurante largos perodos de tiempo, con poco perodos de interrupcin. Paraasegurar una explotacin segura del equipo se realizan diferentes tipos demantenimientos. Los mantenimientos prolongan la vida til de la turbina y laeficiencia del Sistema Electro energtico.

Las turbinas durante su tiempo de trabajo, como cualquier mecanismo, sufredesgastes de sus elementos y estos a su vez pueden provocar averas, pordesajuste o por fatiga de los metales.

Los mantenimientos se dividen segn el volumen de trabajo a ejecutar enMantenimiento General. Estos se realizan cada 4 5 aos segn lasrecomendaciones del fabricante o el organismo superior en Cuba que es la UninElctrica, en ello se tiene en cuenta los avances tecnolgicos sobre nuevosmetales, que prolongan los tiempos de explotacin, dispositivos automticos parael monitoreo seguro y eficiente, nuevos tipos de control de temperatura ypresiones con registradores que guardan en memorias lo acontecido durante eltiempo de explotacin o modernizaciones dentro de la turbina que mejora sueficiencia e incluso su repotenciacin. El periodo de mantenimiento dependeprincipalmente de los parmetros iniciales del vapor y como consecuenciade la potencia.

Rendimiento Trmico

El rendimiento trmico es una variable de proceso adimensional que mide elcoeficiente de efectividad de una mquina trmica. Se designa con la letra griega

:

El trmico = Beneficio / gasto = Lneto /Q1 = Lneto - Lb/Q1 = Lt. / Q1 el t =h4-h5/h4-h1

Por lo cual el ciclo Rankine, aunque de menor t que elciclo de Carnt, resultara ms conveniente y ser el adoptado para lasinstalaciones de vapor.

Rendimiento Global de una planta de vapor y consumo especficos reales

Se consideran para su calculo: la caldera, la turbina, el generador elctrico y laslneas de transmisin


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(P de Vapor) = (T) . . (T) .(g) . (L de T)

Consumo Terico de Vapor

Es el caudal de vapor en Kg./h que debe circular por la turbina para producir en lamisma una potencia de 1 Kw.

C.T.V = 860/Lt. = (Kcal.)/(Kw.h) / (Kcal) / (Kg) => Kg. de vapor/ Kw.h

Caudal Terico total de vapor, Gv = C.T.V.N => Gv 860/Lt. (Kg de vapor / Kw.h) .

N (Kw.) => (Kg de Vapor/ h)Reparacin y Mantenimiento de Turbinas de Vapor

El funcionamiento eficaz de las turbinas de vapor es importante para las industriasdel mundo, pero como toda maquinaria, es necesario examinar y mantenerconstantemente este equipo para producir los mejores resultados. Ofrecemosmantenimiento in situ para mantener el equipo en buen estado de funcionamientoy reducir al mnimo las posibilidades de avera.

Mantenimiento de turbinas de vapor para centrales elctricas

Las centrales de turbinas de vapor producen la mayor parte de la electricidadnecesaria para las industrias del mundo. Por ejemplo, representan cerca del 70por ciento del consumo de electricidad en Amrica. Por lo tanto, las averas deestos equipos no son slo costosas, sino que pueden causar muchos problemas.

Ayudamos a los tcnicos de las centrales elctricas y a los fabricantes originales areparar y modificar las turbinas de vapor durante los cierres planificados y ensituaciones de emergencia. Podemos llevar a cabo las reparaciones de lasturbinas de vapor in situ, siendo stos algunos de los servicios que ofrecemos:

Maquinado orbital de chumaceras de rotores de turbina

Perforacin en lnea y fresado de envueltas de turbinas, bombas y cajas deengranajes

Taladrado, aterrajado y encabillado de piezas de turbina.


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CONCLUSIN

Mediante este informe acerca de todo lo relacionado a las turbinas de vapor,hemos aprendido muchas cosas acerca de ellas, desde como estn compuestas,su funcionamiento, distintos tipos de turbinas, y ms.

Tambin este informe esta dedicado a aquellas personas que estn interesadosen el tema y quieran informarse.

La turbina de vapor se consiste en una turbo-maquina que produce energamecnica a partir de un flujo de vapor. El funcionamiento de la turbina de vapor sebasa en el principio termodinmico que expresa que cuando el vapor se expandedisminuye su temperatura y se reduce su energa interna.

Estas turbo-maquinas pueden dividirse en dos grandes grupos: las turbinas deaccin ( la expansin del vapor se realiza en el estator); y las turbinas de reaccin(la expansin se realiza en el rotor).

Tambin podemos decir que las turbinas estn compuestas por dos partes: el rotor

y el estator. El rotor esta formado por ruedas de alabes unidas al eje y queconstituye la parte mvil de la turbina; y el estator tambin esta formado poralabes, pero no unidos al eje sino a la carcasa de la turbina.

Se puede decir que el uso de ellas tiene un margen muy amplio de tamaos ypotencias, ya que se la puede utilizar desde maquinas con baja potencia (bombas,compresores), y tambin en aquellas que poseen 1500000 Kw. para generarelectricidad.

Estas turbinas son utilizadas en la generacin de energa de origen nuclear, comoen la propulsin de los buques con plantas nucleares, as tambin como enaplicaciones de cogeneracin que requieran calor, y en ciclos combinados con ungenerador de vapor que recupera el calor que se perdera.


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CONSULTA BIBLIOGRFICA:

http://www.es.wikipedia.org/wiki/turbina_de_vapor

Apuntes de estudio. Modulo N 2 Electromecnica

Centro web

Enciclopedia Encarta 2005

proyecto de turbinas de vapor

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