Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
La turbina de vapor es uno de los motores primarios favoritos en las plantas generadoras de energía a vapor. La turbina de vapor puede tener una capacidad de 5 megavatios a 2000 megavatios.
Las ventajas de una turbina de vapor sobre un motor diesel son las siguientes.
- El tamaño de una turbina de vapor es mucho menor que el de un motor diesel equivalente. El tamaño de una turbina de vapor de 30 megavatios es el mismo que el de un motor diésel de 5 megavatios.
- En cuanto a la construcción, la turbina de vapor es mucho más simple que un motor diesel. El eje del rotor, las palas y la válvula de control de vapor son los tres componentes esenciales de una turbina de vapor.
- Una turbina de vapor sufre menos vibraciones que la de un motor diesel si las partes giratorias del sistema se instalan y alinean correctamente.
- La velocidad de una turbina de vapor puede ser mucho mayor que la de un motor diesel. La velocidad estándar de una turbina de vapor utilizada en una estación de generación eléctrica es de 3600 RPM en EE. UU. Y 3000 RPM en el Reino Unido, mientras que la velocidad estándar más alta de un motor diesel utilizado para el mismo propósito es de 200 RPM.
- El control de la turbina de vapor es mucho más simple que el de un motor diesel. Se utiliza una válvula de control para este propósito. La válvula se coloca en la línea de entrada del vapor. Esta válvula de control gobierna el flujo de vapor a la turbina. Hay una válvula de cierre instalada antes de la válvula de control. La función de la válvula de cierre es bloquear todo el flujo de vapor a la turbina en caso de alguna anomalía. La válvula de cierre es una válvula de emergencia.
El vapor entra en la turbina a alta presión y temperatura. Después de hacer el trabajo deseado de rotar el rotor, el vapor sale a una presión y temperatura mucho más bajas. El vapor puede entrar en la turbina a una presión y temperatura de 1800 Pa y 1000 o F respectivamente y la presión y temperatura del vapor de escape pueden ser de 1 Pa y 100 o F respectivamente.
Principio de funcionamiento de la turbina de vapor
En un motor de vapor alternativo, el vapor presurizado actúa sobre el pistón provocando el movimiento mecánico del pistón. Idealmente, no se utiliza ninguna acción dinámica del vapor en un sistema alternativo. Pero en el caso de una turbina de vapor, la acción dinámica del vapor expandido repentinamente se utiliza principalmente para realizar trabajos mecánicos.
En una turbina de vapor, el vapor de las toberas se expande y, por tanto, gana energía cinética y pierde presión. El vapor obtiene energía cinética durante su expansión a partir de su entalpía interna. Las palas de la turbina obstruyen el impulso del vapor y, por lo tanto, obligan a la corriente a cambiar su dirección de flujo. En otras palabras, el impulso del vapor provoca una fuerza en las palas de la turbina. Podemos decir que el impulso de la expansión del vapor es la fuerza motriz de una turbina de vapor .
La expansión del vapor y el cambio de dirección del impulso pueden ocurrir una vez en una sola etapa o varias veces en varias etapas dependiendo de los tipos de turbina.
Cuando solo hay una provisión de expansión de vapor en una turbina y la presión del vapor permanece uniforme durante todo el proceso después de que se expande a través de las boquillas, la turbina se denomina turbina de impulso de una sola etapa. En turbinas de impulso de alta presión y alta temperatura, el vapor que sale del cabezal de la boquilla se expande y forma un chorro de vapor que golpea directamente las palas móviles, provocando la rotación del rotor de la turbina.
Existe otro tipo de turbina en la que el vapor se expande durante todo el proceso. Aquí, la expansión del vapor tiene lugar cuando pasa a través de las palas de la turbina. Durante la expansión, la entalpía del vapor se convierte en energía cinética y, por lo tanto, el rotor de la turbina gira con la acción de la hélice.
Este tipo de turbina se conoce como turbina de reacción. En este tipo de turbinas, hay dos juegos de palas. Un juego es de palas fijas unidas a las partes estacionarias de la turbina y otro juego es de palas móviles unidas al rotor de la turbina. La expansión del vapor tiene lugar en el espacio formado por palas fijas y móviles.
Normalmente, una turbina práctica tiene dos componentes importantes, toberas y álabes. La boquilla es un dispositivo instalado en la entrada de vapor de una turbina. El vapor de alta temperatura y alta presión con una energía cinética insignificante se expande, pierde presión y, por lo tanto, obtiene suficiente energía cinética para realizar el trabajo mecánico con la ayuda de las boquillas.
Las palas de las turbinas también se denominan deflectores. Esto se debe a que el vapor dinámico se desvía cuando golpea las cuchillas. La energía mecánica del vapor en expansión se extrae de las palas de la turbina.
