Monica Alejandra Aceves Caraveo 14300434 Turbina de vapor Monica Alejandra Aceves Caraveo 14300434 4° A Turno Matutino Martes 28 de Junio del 2016

Introducción En esta presentación se proporcionará información acerca de las turbinas de vapor; su definición, composición y explicación detallada de las principales partes de la turbina, uso que se les dará, clasificación y su funcionamiento, además imágenes referentes al tema. Finalmente se da una conclusión y preguntas de repaso.

antecedentes La primera turbina de vapor de la que se tiene constancia fue construida por Herón de Alejandría alrededor del año 175 A. C., la cual consistía en un esfera metálica con dos toberas en sus polos y orientadas en el mismo sentido por donde escapaba el vapor. La esfera giraba diametralmente, apoyada sobre la caldera por los conductos de entrada del vapor.

antecedentes 1878: La primera aplicación industrial para una turbina de vapor fue patentada en Suecia por De Laval; consistía en una máquina centrifuga desnatadora que revolucionó la producción de leche, impulsada por vapor. 1884: El último impulso para la utilización de las turbinas de vapor con fines industriales y comerciales lo dio Charles Algernon Parsons. El primer barco con turbina de vapor fue el Turbinia de Parsons, botado en 1895.

Desarrollo del tema Se define a la turbina de vapor como un motor térmico cíclico rotativo, de combustión externa, que movido por vapor produce energía mecánica. La turbina se compone de tres partes principales: 1. El cuerpo del rotor, que contiene las coronas giratorias de alabes. 2. La carcasa, conteniendo las coronas fijas de toberas. 3. Alabes.

Desarrollo del tema Además, tiene una serie de elementos estructurales, mecánicos y auxiliares, como son cojinetes, válvulas de regulación, sistema de lubricación, sistema de refrigeración, virador, sistema de control, sistema de extracción de vahos, de aceite de control y sistema de sellado del vapor. A continuación se dará la explicación detallada de las tres principales partes de la turbina.

Desarrollo del tema El rotor: El rotor de una turbina de acción es de acero fundido con ciertas cantidades de Níquel o Cromo para darle tenacidad al rotor. Normalmente las ruedas donde se colocarán los alabes se acoplan en caliente al rotor. También se pueden fabricar haciendo de una sola pieza forjada al rotor, maquinando las ranuras necesarias para colocar los alabes. Los alabes se realizarán de aceros inoxidables, aleaciones de Cromo-Hierro, con las curvaturas de diseño según los ángulos de salida de vapor y las velocidades necesarias.

Desarrollo del tema La carcasa: La carcasa se divide en dos partes: la parte inferior, unida a la bancada y la parte superior, desmontable para el acceso al rotor. Ambas contienen las coronas fijas de toberas o alabes fijos. Se realizarán de hierro, acero o de aleaciones de este, dependiendo de la temperatura de trabajo; las partes de la carcasa de la parte de alta presión son de materiales mas resistentes que en la parte del escape. .

Desarrollo del tema La carcasa: Por lo general, se encontrará recubierta por una manta aislante que disminuye la radiación de calor al exterior, evitando que el vapor se enfríe y pierda energía disminuyendo el rendimiento de la turbina. Esta manta aislante suele estar recubierta de una tela impermeable que evitará su degradación y permitá desmontarla con mayor facilidad.

Desarrollo del tema Alabes: Los alabes fijos y móviles se colocarán en ranuras alrededor del rotor y carcasa. Los alabes se podrán asegurar solos o en grupos, fijándolos a su posición por medio de un pequeño seguro, en forma perno, o mediante remaches. Los extremos de los alabes se fijarán en un anillo donde se remacharán, y los mas largos a menudo se amarran entre si con alambres o barras en uno o dos lugares intermedios, para darles rigidez.

Desarrollo del tema

Desarrollo del tema La clasificación de las turbinas de vapor puede hacerse también según la forma de aprovechamiento de la energía contenida en el flujo de vapor (reacción o acción), según el número de etapas (multietapa o monoetapa), según la dirección del flujo de vapor (axiales o radiales), si existe o no extracción de vapor antes de llegar al escape y por último por la presión de salida del vapor (contrapresión, escape libre o condensación).

Desarrollo del tema Tipos de turbinas de vapor: 1. Turbina de vapor de acción: Su funcionamiento consiste en impulsar el vapor a través de las toberas fijas hasta alcanzar las palas, que absorben una parte de la energía cinética del vapor en expansión, lo que hace girar el rotor y con ella el eje al que esta unida. Las turbinas de acción habituales tienen varias etapas, en las que la presión va disminuyendo de forma escalonada en cada una de ellas.

Desarrollo del tema 2. Turbina monoetapa: Se utilizarán para turbinas de hasta 2 MW de potencia, al ser de mas simple construcción son las mas robustas y seguras, además de acarrear menores costes de instalación y mantenimiento que las multietapa. 3. Turbina de flujo axial: Es el método mas utilizado, el paso de vapor se realiza siguiendo un cono que tiene el mismo eje que la turbina.

Desarrollo del tema 4. Turbina multietapa: El objetivo de los escalonamientos en la turbina de vapor es disminuir la velocidad del rodete conservando una velocidad de los alabes próxima al valor optimo con relación a la velocidad del chorro de vapor. Si tenemos una presión de vapor muy elevada sin las etapas necesarias, será necesario que la turbina girase a una velocidad muy alta, que no sería viable mecánicamente por las dimensiones que debería tener el reductor.

Desarrollo del tema 5. Turbina de flujo radial: El paso de vapor se realizará siguiendo todas las direcciones perpendiculares al eje de la turbina. 6. Turbina con extracción de vapor: Se realizará en etapas de alta presión, enviando parte del vapor de vuelta a la caldera para sobrecalentarlo y reenviarlo a etapas intermedias. En algunas ocasiones el vapor también puede ser extraído de alguna etapa para derivarlo a otros procesos industriales.

Desarrollo del tema 7. Turbina de contrapresión: La presión del vapor a la salida de la turbina es superior a la atmosférica, suele estar conectado a un condensador inicial que condensa al vapor, obteniéndose agua caliente o sobrecalentada, que permite su aprovechamiento térmico posterior.

Desarrollo del tema 8. Turbinas de condensación: El vapor sale a una presión inferior a la atmosférica, en este diseño existe un mayor aprovechamiento energético que a contrapresión, se obtiene agua de refrigeración de su condensación. Este diseño se utilizará en turbinas de gran potencia que buscan un alto rendimiento.

Desarrollo del tema La clasificación de las turbinas según el salto térmico: 1. Turbinas de condensación: son las 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.

Desarrollo del tema 2. Turbinas de descarga atmosférica: son generalmente de baja potencia, antieconómicas si utilizan agua tratada. No utilizan condensador de salida. 3. Turbinas de contrapresión: se utilizan como expansoras para reducir la presión del vapor generando al mismo tiempo energía. Descargan el vapor a una presión aún elevada, para ser utilizado en procesos industriales.

Desarrollo del tema Las turbinas de vapor son empleadas en las centrales eléctricas de generación de energía eléctrica, cuyos componentes principales son: Caldera: su función es la de generar el vapor necesario para el funcionamiento de la turbina. Turbina: es la encargada de utilizar la energía del vapor de la caldera y transformarla en trabajo útil para mover un generador eléctrico. Condensador: se empleará para condensar el vapor que sale de la turbina. Bomba: usada para alimentar la caldera con el agua que proviene del condensador.

Conclusiones Se concluye que las turbinas de vapor son máquinas que transforman la energía de un flujo de vapor en energía mecánica. Son utilizadas en la industria para generar electricidad, mediante el aprovechamiento de la energía mecánica; además de económicas, ya que trabajan vapor agua, el cual es de bajo costo y fácil de manejar.

Referencias bibliográficas 1. Anónimo. (-). Información de Turbinas de Vapor. Junio 27, 2016, de PLANTAS DE COGENERACION Sitio web: http://www.plantasdecogeneracion.com/index.ph p/principios-de-funcionamiento1 2. Anónimo. (-). PARTES DE UNA TURBINA DE VAPOR. Junio 27, 2016, de renovetec Sitio web: http://www.renovetec.com/590-mantenimiento- industrial/110-mantenimiento-industrial/306-partes- de-una-turbina-de-vapor 3. Anónimo. (-). Turbina de vapor. Junio 27, 2016, de EcuRed Sitio web: http://www.ecured.cu/Turbina_de_vapor

Preguntas de repaso 1. ¿Qué es la turbina de vapor?. Máquina que transforma la energía de un flujo de vapor en energía mecánica. 2. ¿Por quién fue construida la primera turbina de vapor de la que se tiene constancia?. Herón de Alejandría 3. ¿Cuál es la clasificación de las turbinas según el salto térmico?. Turbinas de condensación, turbinas de descarga atmosférica y turbinas de contrapresión.

Preguntas de repaso 4. ¿Cuáles son las tres principales partes de la turbina?. El cuerpo del rotor, la carcasa y alabes. 5. ¿Qué tipo de turbina es la que consiste en impulsar el vapor a través de las toberas fijas hasta alcanzar las palas, que absorben una parte de la energía cinética del vapor en expansión, lo que hace girar el rotor y con ella el eje al que esta unida?. Turbina de vapor de acción