TURBOMAQUINAS DE VAPOR

INTRODUCCIÓN

1. Conceptos fundamentales sobre motores térmicos

Se llaman motores térmicos a las maquinas que tienenpor objeto transformar la energía calorífica en energíamecánica directamente utilizable.

En estos motores, el calor se trasforma en energíamecánica, aprovechando el fenómeno de los gases yvapores en movimiento. Para el calentamiento del gaso del vapor, se utiliza el calor que produce al quemarse,determinados cuerpos como el carbón, el fuel-oíl, lagasolina, etc.

TurbinaEs el nombre genérico que se da a la mayoría de lasturbomáquinas motoras. Éstas son máquinas defluido, a través de las cuales pasa un fluido en formacontinua y éste le entrega su energía a través de unrodete con paletas o álabes.

Turbina de vaporEs una turbomáquina motora, que transforma la energíade un flujo de vapor en energía mecánica a través deun intercambio de cantidad de movimiento entre elfluido de trabajo (entiéndase el vapor) y el rodete,órgano principal de la turbina, que cuenta con palas oálabes los cuales tienen una forma particular parapoder realizar el intercambio energético.

El hecho de la utilización del vapor como fluido de trabajo sedebe a la elevada energía disponible por unidad de kg defluido de trabajo.

Expansión en distintas etapas, escalonamientos, con el fin deobtener un mejor rendimiento de la operación.

Si sólo se realizase la expansión en una etapa las grandesdeflexiones a que tendría que estar sometido el fluidoprovocarían pérdidas inaceptables.

Sin embargo a medida que aumenta el número deescalonamientos la máquina se encarece, por lo que hay quebuscar un buen compromiso entre rendimiento y costes.

Las turbinas se componen de 4 partesprincipales:

1. El cuerpo del rotor

2. La carcasa

3. Las toberas

4. Los álabes

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2.2.2 Escalonamiento

Objetivo: Dar a conocer al alumno laimportancia de los escalonamientos, así comosus tipos para el funcionamiento eficaz de laturbina.

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Su función principal es aumentar la potencia sinaumentar el caudal, ni el tamaño de la máquinani del generador de vapor.

Sin embargo, con velocidades de rotación fijasimplica mayores diámetros y el tamaño excesivode la turbina.

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Se apela entonces a la situación de dividir el saltoentálpico a dos o más etapas, lo que se denominaescalonamiento.

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Tipos de escalonamiento:

Los de presión (RATEAU): Desde el punto de vista

conceptual estos son los más sencillos de comprender. Se tratasimplemente de dividir el salto entálpico total disponible en n saltos máspequeños. Es decir si el salto total es DH, entonces sedivide DH en n saltos más pequeños DHi.

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Para cada salto pequeño se diseña un para tobera-rodete optimizado. Esimportante recordar que si el par tobera-rodete es óptimo, el vapor salecon un ángulo de 90º del rodete (perpendicular al rodete). Así que lasiguiente etapa de toberas-rodete parte con una tobera que admite elvapor en forma perpendicular. Esto se ilustra en la siguiente figura.

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Los de velocidad (CURTIS): En este caso la estrategia que

se adopta es diferente. Cuando la turbina de acción no opera en su puntoóptimo, ocurre que la velocidad de salida del vapor del rodete, esexcesiva. Lo que se hace entonces es tomar este vapor, hacerlo pasar porun juego de enderezadores y reorientarlo para que entre en un segundorodete.

Aplicaciones