Turbinas de vapor Abril Lizet Aviña Hermosillo13300391 Diana Valeria González Ruvalcaba 13300496 Edma Jeaneth Jiménez García 13300522 José Alfredo Ocegueda Sánchez 13300592 Osiel Antonio Castillo Cruz 13300418 4E2 T/M 26 de mayo del 2015

Introducción En la siguiente presentación se hablará de manera detallada sobre la turbina de vapor. Se definirá su concepto, clasificación y tipos existentes; se darán a conocer sus partes o componentes y la función que cumple cada uno de ellos. Se incluirá también algunos recursos gráficos como imágenes y videos para lograr así una total comprensión del tema. Por último, se presentarán las conclusiones, referencias y preguntas de repaso.

Antecedentes Históricamente, 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 apoyada sobre la caldera por los conductos de entrada del vapor.

Antecedentes 1629 Giovanni Brance utilizó un chorro de vapor para impulsar el giro de una rueda de molino de agua, aunque no logró aplicarlo a ningún uso industrial útil. El primero en encontrar aprovechamiento para la turbina de vapor fue Gustav de Laval, quien patentó en 1878 una centrifugadora que funcionaba con una turbina de vapor.

Antecedentes La turbina de vapor moderna se inventó en 1884 por Sir Charles Parsons, cuyo primer modelo fue conectado a una dínamo que generaba 7,5 kW de electricidad. La invención de la turbina de vapor de Parsons hizo electricidad barata y abundante, y revolucionó el transporte marítimo. La turbina Parsons también resultó ser fácil de escalar.

Desarrollo del tema. La energía eléctrica se produce fundamentalmente mediante el uso de turbinas de vapor, turbinas de gas, turbinas hidráulicas, motores diésel, etc. La turbina de vapor permite alcanzar la mayor capacidad de generación. Debe quedar claro que no es el único empleo de las turbinas de vapor, también existen aplicaciones en donde una planta de proceso tiene necesidad de grandes cantidades de calor, como las industrias petroquímicas y otras.

Funcionamiento de la turbina de vapor. El funcionamiento de la turbina de vapor se basa en el principio termodinámico que expresa que cuando el vapor se expande disminuye su temperatura y se reduce su energía interna. Esta reducción de la energía interna se transforma en energía mecánica por la aceleración de las partículas de vapor, lo que permite disponer directamente de una gran cantidad de energía.

Funcionamiento de la turbina de vapor.

Funcionamiento de una turbina de vapor. En las turbinas de vapor se presentan diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase, entre éstos el más importante es el Ciclo Rankine, el cual genera el vapor en una caldera, de la que el fluido sale en condiciones de elevada temperatura y presión. En la turbina se transforma la energía interna del vapor en energía mecánica que, típicamente, se aprovecha por un generador para producir electricidad.

Partes principales. Las turbinas de vapor constan de muchas partes, pero entre ellas destacan 4 por ser las más importantes: El rotor: Parte móvil que lleva montadas las ruedas con paletas o las toberas móviles. La carcasa: Cubierta o envolvente en donde van montadas las toberas fijas. Las toberas fijas: El vapor es suministrado a la turbina a través de ellas, su labor es conseguir una correcta distribución del vapor entrante y saliente. Los álabes: Transforman la presión del vapor en velocidad.

Otras partes de las turbinas de vapor Válvula de regulación. Cojinetes de apoyo, de bancada o radiales. Cojinete de empuje o axial. Sistema de lubricación. Sistema de extracción de vahos. Sistema de refrigeración de aceite. Sistema de aceite de control. Sistema de sellado de vapor. Virador. Compensador.

Otras partes de las turbinas de vapor

Clasificación.

Clasificación. Las clasificaciones principales son: Según el número de etapas o escalonamientos: 1) Turbinas monoetapa, son turbinas que se utilizan para pequeñas y medianas potencias. 2) Turbinas multietapa, aquellas en las que la demanda de potencia es muy elevada, y además interesa que el rendimiento sea muy alto.

Clasificación. Según la presión del vapor de salida: 1) Contrapresión, en ellas el vapor de escape es utilizado posteriormente en el proceso. 2) Escape libre, el vapor de escape va hacia la atmósfera. Este tipo de turbinas despilfarra la energía pues no se aprovecha el vapor de escape en otros procesos como calentamiento, etc. 3) Condensación, en las turbinas de condensación el vapor de escape es condensado con agua de refrigeración. Son turbinas de gran rendimiento y se emplean en máquinas de gran potencia.

Clasificación. Según la forma en que se realiza la transformación de energía térmica en energía mecánica: 1) Turbinas de acción, en las cuales la transformación se realiza en los álabes fijos. 2) Turbinas de reacción, en ellas dicha transformación se realiza a la vez en los álabes fijos y en los álabes móviles.

Clasificación. Según la dirección del flujo en el rodete: 1) Axiales, el paso de vapor se realiza siguiendo la dirección del eje de la turbina. Es el caso más normal. 2) Radiales, el paso de vapor se realiza siguiendo todas las direcciones perpendiculares al eje de la turbina.

Aplicaciones. Turbinas Industriales. En su mayoría están formadas por un solo cuerpo, y de ellas se obtienen potencias superiores a los 0.1 MW e inferiores a los 150 MW. Las presiones de vapor son inferiores a los 150 bar y las temperaturas son también inferiores a los 550°C a la entrada de la turbina. Las velocidades de giro se encuentran entre las 3000 y 16000 revoluciones por minuto.

Aplicaciones.

Aplicaciones. De entre todas ellas se pueden distinguir: De contra presión, empleadas muy habitualmente para la cogeneración. De pequeña y mediana potencia para el accionamiento de bombas y compresores. De condensación destinadas a la producción local de energía eléctrica.

Aplicaciones.

Aplicaciones. La turbina de vapor es el motor número uno en importancia para la generación de la energía eléctrica, tanto en centrales de combustible fósil (carbón o derivados del petróleo) como en las de combustible nuclear. Una prueba de ello es que un 75% de la energía eléctrica del mundo proviene de centrales térmicas, con la turbina de vapor jugando un papel preponderante. Turbinas de vapor ____________ 1300 Mw Turbinas de gas ____________ 150 Mw Turbinas hidráulicas ____________ 700Mw Motor diésel ____________ 60Mw

Sectores de aplicación. Plantas de ciclo combinado. Plantas de cogeneración(electricidad y calor). Plantas de recuperación de calor. Centrales energéticas de biomasa. Plantas incineradoras de basura. Centrales termo-solares. Plantas geotérmicas. Accionamientos mecánicos. Barcos / plataformas marítimas. Empresas energéticas. Productores independientes de electricidad (IPP) . Industria química. Petroquímica / refinerías. Madereras, papeleras. Minería, metalúrgica y siderurgia, acerías. Industria procesadora, cementera. Industria azucarera, de etanol y de aceite de palma. Industria de alimentos y bebidas.

Ejemplos turbinas Siemens.

Conclusiones Se concluyó que las turbinas de vapor son máquinas térmicas de gran importancia en la industria, e incluso cotidianamente, ya que es mediante las turbinas que se genera energía eléctrica, acompañadas de un generador. Sin embargo, no es su único uso, pues también se utilizan en procesos que requieren grandes cantidades de calor. Además, ya que utilizan vapor de agua, que es un fluido de bajo costo, manejable y poco corrosivo, son benéficas económicamente.

Referencias Bibliográficas. 1) Renovetec. (2013). Turbinas de vapor . Recuperado el 25 de Mayo de 2015, de http://www.turbinasdevapor.com/index.php/tipos-de- turbinas-de-vapor 2) Slideshare. (s.f.). Recuperado el 25 de Mayo de 2015, de http://es.slideshare.net/juanpinillacabrer/turbina-11499029 3) Docsetools. (enero de 2015). Docsetools. Recuperado el 25 de mayo de 2015, de Turbinas de vapor: http://docsetools.com/articulos- enciclopedicos/article_90725.html

Preguntas de repaso. ¿Cuál es el nombre de la energía potencial termodinámica que posee el vapor? R= Entalpía. ¿Qué acelera el flujo del vapor en expansión? R= El estrechamiento del paso entre las palas fijas. Según el video, existen 2 tipos de turbinas ¿Cuáles son? R= Turbinas de acción y Turbinas de reacción.

Preguntas de repaso. ¿Por quién fue construida la primera turbina de vapor en la historia?. R= Herón de Alejandría. ¿Quién utilizó un chorro de vapor para impulsar el giro de una rueda de molino de agua? R= Giovanni Brance. ¿Quién inventó la primera turbina de vapor moderna que producía abundante y barata electricidad? R= Sir Charles Parsons.

Preguntas de repaso. 7. ¿cuáles son las 4 partes más importantes de una turbina de vapor? R= El rotor, álabes, toberas fijas y carcasa. 8. ¿En qué consiste el ciclo Rankine? R= En generar vapor a alta presión y temperatura en una caldera, para después trasladarlo a una turbina de vapor. 9. Campos de aplicación de una turbina de vapor (mínimo 3). Plantas incineradoras de basura. Centrales termo-solares. Plantas geotérmicas. Accionamientos mecánicos. Barcos / plataformas marítimas.