Trabajo presntado por Rudy Soto, Mario Lopez y Monica Solorzano

1. MEE- Eficiencia en Equipos Térmicos I
Ing. Roberto Aguilar
turbinas de vapor
rudy soto + mario lópez + mónica solorzano

2. historia

3. La primera turbina de vapor de la que se tiene evidencia histórica es la
construida por Herón de Alejandría en el año 175 a.J.
Esta turbina estaba formada por una esfera
hueca que giraba libremente sobre un
eje diametral. Los extremos del eje se
prolongaban en dos conductos que a la
vez que apoyaban la esfera, servían de
conductos por los que ascendía el vapor
hasta el interior de la misma.
A través de dos espitas situadas según un
eje diametral perpendicular al giro de la
esfera, salía el vapor, en sentidos
opuestos por cada una.
Este ingenio que transformó la presión de
vapor en movimiento, constituyó la
primera turbina pura de reacción.
La siguiente turbina de vapor aparece en 1629, cuando Giovanni
Brance experimentó con una rueda de agua modificada, dirigiéndole
un chorro de vapor. La rueda giró, pero no tuvo la suficiente
potencia como para producir trabajo útil.
Historia

4. generalidades

5. Motores Térmicos
Se llaman motores térmicos a las maquinas que tienen por objeto
transformar la energía calorífica en energía mecánica directamente
utilizable.
Turbina
Es el nombre genérico que se da a la mayoría de las turbo máquinas
motoras. Éstas son máquinas de fluido, a través de las cuales pasa
un fluido en forma continua y éste le entrega su energía a través de
un rodete con paletas o álabes.

6. turbinas de vapor
 En la turbina, el vapor transforma primero su entalpía en
energía cinética y, luego, ésta es cedida al rodete
obteniéndose el trabajo mécanico correspondiente.
 Entalpía: La cantidad de energía que un sistema
intercambiar con su entorno (la energía interna más la
energía debido a su presión / volúmen / temperatura).
 H = U + PV

7. Turbina de vapor
Es una turbo máquina motora, que transforma la energía de un flujo de
vapor en energía mecánica a través de un intercambio de cantidad
de movimiento entre el fluido de trabajo (entiéndase el vapor) y el
rodete, órgano principal de la turbina, que cuenta con palas o álabes
los cuales tienen una forma particular para poder realizar el
intercambio energético. Este vapor se genera en una caldera, de la
que sale en unas condiciones de elevada temperatura y presión.

8. Turbina de vapor
Al pasar por las toberas de la turbina, se reduce la presión del vapor (se
expande) aumentando así su velocidad.
Este vapor a alta velocidad es el que hace que los álabes móviles de la
turbina giren alrededor de su eje al incidir sobre los mismos.
Por lo general una turbina de vapor posee más de un conjunto tobera-álabe
(o etapa), para aumentar la velocidad del vapor de manera gradual.
Si ésta se convierte en energía cinética en un número muy reducido de
etapas, la velocidad periférica o tangencial de los discos puede llegar a
producir fuerzas centrífugas muy grandes causando fallas en la unidad.

9. Turbina de vapor
La utilización del vapor como fluido de trabajo se debe a la elevada
energía disponible por unidad de kg de fluido de trabajo.
Existe expansión en distintas etapas, o escalonamientos, con el fin de
obtener un mejor rendimiento de la operación.
Si sólo se realizara la expansión en una etapa, las grandes deflexiones a
que tendría que estar sometido el fluido provocarían pérdidas
inaceptables.
Sin embargo, a medida que aumenta el número de escalonamientos la
máquina se encarece, por lo que hay que buscar un buen equilibrio
entre rendimiento y costo.
El trabajo disponible en la turbina es igual a la diferencia de entalpia
entre el vapor de entrada y salida a la turbina.

10. TURBINA DE VAPOR SIEMENS
ST-060
DATOS TECNICOS
 Potencia de salida hasta 6
MW
 Presión de entrada hasta
131 bar.
 Entrada de la temperatura
del vapor saturado seco
530 ° C
 Velocidad de acuerdo a la
máquina de trabajo
 La presión de escape
Hasta 29 bar.

11. 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 trubina. Las
velocidades de giro se encuentran entre las 3000 y 16000 revoluciones
por minuto. 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.
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.

12. GENERACION DE
ELECTRICIDAD
Las turbinas de vapor se emplean principalmente 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 emplea para condensar el vapor que sale de la
turbina.
Bomba: usada para alimentar la caldera con el agua que proviene del
condensador.

13. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
DE UNA TURBINA DE VAPOR

14. PRINCIPIO DE
FUNCIONAMIENTO DE UNA
TURBINA DE VAPOR
Si los cambios en la energía cinética y
potencial (presión y temperatura)
del fluido de trabajo no son
considerados, el calor transferido y
el trabajo pueden representarse por
área en el diagrama.
El área comprendida por los puntos
a-1-2-3-b-a representa el calor
transferido
al
fluido
de
trabajo, mientras que el área
comprendida por lo puntos a-1-4-b-a
representa el calor transferido
desde el sistema. El trabajo neto
realizado esta representado por el
área comprendida por los puntos 12-3-4-1 y es la diferencia entre el
calor transferido al fluido de trabajo
y el calor transferido desde el fluido
de trabajo.
Esquema del ciclo básico de las turbinas de vapor.

15. Ciclo de Potencia
(ciclo de Clausius Rankine)
El principio de funcionamiento de las
turbinas de vapor tiene su fundamento en
el ciclo termodinámico conocido como
ciclo Rankine, a final del cual el fluido de
trabajo retorna a su estado y
composición inicial. Cuatro procesos se
distinguen en un ciclo Rankine ideal.
1-2 Proceso de bombeo adiabático
y reversible.
2-3 Transferencia de calor al fluido
de trabajo en una caldera a presión
constante
3-4 Expansión adiabática (no hay
transferencia de calor entre el sistema y
sus alrededores) y reversible del fluido en
la turbina.
4-5 Transferencia de calor desde
le fluido de trabajo a presión constante
en el condensador.
Diagrama de T-S del ciclo termodinámico
de las turbinas de vapor.

16. Ciclo de Potencia
(ciclo de Clausius Rankine)
 A mayor presión y temperatura
del vapor, mayor es la eficiencia
termodinámica.
 Se añade un recalentamiento de
vapor entre etapas de la turbinas
para lograr una eficiencia aun
mayor.
Diagrama T-S del ciclo
termodinámico de las turbinas de

17. Turbina de vapor
Las turbinas se componen de 4 partes principales:
1.
El cuerpo del rotor
2.
La carcasa
3.
Las toberas
4.
Los álabes
http://www.youtube.com/watch?v=VbFFxtdLdxk

18. Turbina de vapor

19. PARTES DE UNA TURBINA
PARTES DE UNA TURBINA
La parte giratoria es el rotor y está formado por ruedas de álabes unidas al eje.
La parte giratoria es el rotor y está formado
por ruedas de álabes unidas al eje.

20. PARTES DE UNA TURBINA
20

21. PARTES DE UNA TURBINA
La parte estacionaria- el estator, está formado por álabes, no unidos
al eje sino a la carcasa de la turbina.

22. PARTES DE UNA TURBINA
22

23. PARTES DE UNA TURBINA
Toberas. El vapor es alimentado a la turbina a través de estos
elementos. Su labor es conseguir una correcta distribución del vapor
entrante/saliente al/desde el interior de la turbina

24. PARTES DE UNA TURBINA
24

25. clasificación
 ACCION O REACCION
Por aprovechamiento de la energía contenida en el
flujo de vapor
 MULTIETAPA O MONOETAPA
Según el número de etapas

26. clasificación
 AXIALES O RADIALES
Según la dirección del flujo de vapor
 SI EXISTE O NO EXTRACCIÓN DE Vapor antes
de llegar al escape

28. clasificación
 CONTRAPRESIÓN, ESCAPE LIBRE O
CONDENSACIÓN.
 Por la presión de salida del vapor

29. TIPOS DE TURBINAS DE
VAPOR.
Turbina de Reacción:
Las turbinas de reacción aprovechan la energía del
fluido (vapor o gases calientes a alta presión) pero a
diferencia de las turbinas de impulso, su expansión
ocurre en los alabes fijos y en los alabes móviles.
Etapas de reacción:
La etapa de una turbina de reacción esta constituida por
un juego de alabes fijos o toberas y un juego de alabes
móviles. Sin embargo, ocurre una caída de presión en
los alabes móviles que están dispuestos en forma de
toberas.
El flujo de gases o vapor que entra en los alabes fijos
de una etapa de reacción lo hace a través de toda su
circunferencia, por lo que se dice que es de admisión
total.
En los alabes fijos, el fluido es acelerado mientras que
su presión y entalpia disminuyen debido a la disposición
de tobera de los canales formados por cada par de
alabes. El flujo que sale de estos, entra al conjunto de
alabes móviles cuyos canales tienen también forma de
tobera, haciendo que el fluido incremente su velocidad
relativa con respecto a los alabes mientras que la
presión y entalpia disminuyen la energía producida por
el cambio en el momento de los gases, es absorbida
por los alabes móviles y transmitida al eje en forma de
trabajo útil.

30. TIPOS DE TURBINAS DE
VAPOR
Turbina de Acción o de Impulso:
Esta turbina aprovecha la energía cinética del fluido
(vapor o gases calientes a alta presión) para producir
trabajo. Dependiendo de su diseño, las turbinas de
impulso constan de una o varias etapas y cada una de
ellas están constituidas por un estator y un rotor.
Etapas de impulso.
El flujo a través de los alabes de la etapa de impulso se
producen de tal forma que su presión es prácticamente la
misma a la entrada y a la salida de los alabes. Sin
embargo, se produce un cambio en la dirección del flujo
que es aprovechado para hacer girar el rotor.
La primera etapa de las turbinas de impulso consta de un
estator conformado por un conjunto de toberas en las
cuales la alta presión y baja velocidad del flujo de la
entrada se transforma en baja presión y alta presión de
salida.
Las toberas están dispuestas de tal forma que entreguen
el fluido a los alabes móviles con un ángulo definido.
Dependiendo del diseño, el estator de las etapas
sucesivas pueden estar constituido por alabes fijos que
cambian la dirección del flujo para entregarlo con el
ángulo adecuado al siguiente grupo de alabes móviles o
por alabes fijos que actúen como toberas, o sea que
además de cambiar la dirección del flujo aumentan su
velocidad.

31. Según la variación de presión
- De Acción: Cuando la caída de Presión ocurre en el Estator (Toberas)
Tobera
Rodete
Tobera
Rodete
Tobera
Rodete
- De Reacción: La caída de presión se da en el Estator y en el Rotor
Tobera
Rodete Enderezador
Rodete

32. Comparación Básica
Característica
Turbina de Acción
Turbina de Reacción
Eficiencia
Es mejor con coeficientes de
volumen pequeño, no tan
buena con coeficientes de
volumen mediano o grande.
Es mejor con coeficientes de
volumen medio y alto.
Rotor
Construcción de Disco.
Construcción de tambor.
Álabes
Pocas etapas, ancho en
dirección axial.
Álabes fijos en diafragmas
montados.
Álabes móviles en disco de
rotor
Más etapas, angosta en
dirección axial.
Álabes fijos montados en
carcasa o barrera de álabes.
Álabes móviles en tambor.
Mantenimiento
Lapso de tiempo más largo
entre mantenimientos
mayores.
Lapso de tiempo más corto
entre mantenimientos
mayores

33. turbinas de acción

34. 1.° Turbinas de acción: en ellas el vapor, una vez expansionado, obra por su gran
velocidad sobre los órganos móviles de la turbina.
2.° Turbinas de acción y reacción: donde el vapor se va expansionando á medida
que recorre los diferentes órganos de la turbina.
En esencia, una turbina de vapor está constituida por una envuelta de forma
adecuada, en cuyo interior, y montado sobre un eje, existe un disco ó tambor en
disposición de girar: en la periferia de este disco ó tambor hay colocadas una ó
varias series de paletas, de formas convenientes é inclinadas con relación al eje
en el caso del tambor, sobre las cuales actúa el vapor por acción. La envuelta
lleva, ó bien una serie de toberas especiales, ó una disposición de paletas
análogas á las del tambor.

35. La primera turbina de acción fue fabricada en 1883 por el ingeniero sueco De Laval.
TURBINA DE ACCIÓN DE UNA ETAPA: LAVAL
La turbina de acción de una etapa es descendiente directa de las turbomáquinas
hidráulicas, en particular de la turbina Pelton. En su forma más sencilla consiste en
una o más toberas (convergentes si son subsónicas, convergente-divergentes si son
supersónicas) y una rueda de paletas.

36. Si el número de toberas es elevado, se las forma con una rueda de álabes fijos

37. FUNCIONAMIENTO DE LA TURBINA DE
LAVAL:
El cambio de entalpía tiene lugar en la
tobera, acompañado de una caída de presión
estática y aumento de velocidad absoluta V. En la
rueda móvil la presión y la densidad (volumen
específico v) permanecen constantes, y la velocidad
absoluta disminuye. El cambio en dirección y
magnitud de la velocidad absoluta causa la aparición
de una fuerza en la paleta móvil, que origina el
torque y la potencia entregada por la turbina.

38. TURBINAS DE ACCIÓN MULTIETAPA:
Para obtener mayores potencias sin aumentar desmedidamente el caudal de
vapor (y por lo tanto el tamaño de la máquina y del generador de vapor) es
necesario aumentar el salto entálpico, es decir, la presión del vapor. Al hacer
esto, se aumenta la velocidad absoluta de entrada.
Al planear el escalonamiento se puede elegir entre dividir la caída de velocidad
absoluta entre dos o más ruedas móviles, o bien dividir la caída de presión
estática entre dos o más ruedas fijas.
El primero es el escalonamiento tipo Curtis y el segundo el escalonamiento
tipo Rateau.

39. TURBINA CURTIS
De dos etapas, consta de una rueda de toberas fijas y una
rueda de álabes móvi.
Las velocidades relativas W son constantes en las ruedas
móviles, como corresponde a una turbina de acción, ya
que la presión no cambia en las ruedas móviles. Al ser una
turbina tipo Curtis, la presión tampoco cambia en
la segunda rueda fija, ya que lo que se escalona es la
velocidad absoluta. En la primera rueda móvil la velocidad
absoluta sólo cae parte del total, y cae el resto en la
segunda rueda móvil.

40. ESQUEMA DE UNA TURBINA CURTIS DE DOS ETAPAS

41. TURBINA RATEAU DE TRES ETAPAS
La caída de presión y de entalpía se ha dividido entre las tres ruedas fijas, y la
velocidad absoluta sube en cada rueda fija:

42. Tipos de turbinas de vapor
Turbinas “mono etapa”:
Se utilizan en las turbinas hasta 2 MW de potencia, son robustas, seguras y
menos costosas
Turbina “multietapa”:
El objetivo es disminuir la velocidad de rodete CONCERVANDO LA
VELOCIDAD DE LOS ALABES. Su rendimiento es mejor que la ¨mono etapa¨
Turbina de flujo axial:
El paso de vapor se realiza siguiendo un cono que tiene el mismo eje que
turbina. Desde el punto de vista de su funcionamiento las turbinas axiales se
pueden dividir en tres clases según el grado de reacción que presentan. Se
define el grado de reacción de una turbomáquina a la relación:
Es decir a la disminución de la entalpía en el rotor dividida por la disminución de
entalpía total (entalpía más energía cinética específica) en el escalonamiento.

43. Según la dirección del fluido
en el Rodete
- Máquinas Axiales: La trayectoria del flujo es paralela al eje de rotación.

44. Tipos de turbinas de vapor
Atendiendo a esto se tienen los casos siguientes:
Turbina axial de acción con entalpía constante en rotor. La
entalpía es constante en el rotor y se produce una expansión en el
estator con aumento de la velocidad del gas. En el rotor, sin
embargo, la velocidad relativa es constante. Se produce una
pequeña caída de presión que no provoca un aumento de la
velocidad debido a la fricción. R=0 2)
Turbina axial de reacción
La expansión se produce en el estator y en el rotor con una
disminución de entalpía en el estator debido a la expansión y
aumento de la velocidad. En el rotor también se produce expansión
aumentando la velocidad relativa del fluido. R>0 (frecuentemente
alrededor de 0.5)

45. Tipos de turbinas de vapor
Turbina de flujo radial:
El paso de vapor se realiza siguiendo todas las direcciones
perpendiculares al eje de la turbina.
Turbina con extracción de vapor:
Turbinas centrípetas:
Las turbinas radiales o mixtas presentan la siguiente evolución:
En el estator se produce una expansión aumentando la velocidad,
disminuyendo la entalpía.
En el rotor se produce un aumento de la velocidad relativa debida a la
expansión donde además se produce una caída de presión.
R>0 (frecuentemente próximo a 0.5)
Se realiza en etapas de alta presión, parte del vapor vuelve a la
caldera.

46. TIPOS DE TURBINAS DE
VAPOR
Turbinas Mixtas:
Este tipo de turbina también se le conoce como
turbina de acción y reacción porque en el eje lleva
montado un tambor y en el van colocadas varias serie
de paletas, de altura, forma e inclinación
variable, lleva también otra serie de paletas análogas
a los tambor, llamadas
paletas fijas, guías o
directrices, porque fijada a la envuelta, su misión es
guiar o dirigir el vapor sobre las giratorias.
El vapor entra por el extremo de la envuelta de menor
diámetro y atravesando la primera corona de paletaguía, actúa sobre la primera de paletas
giratorias, haciendo girar el tambor, pasa a la segunda
corona de directrices y de aquí a la segunda de
giratorias continuando el giro del tambor y el recorrido
del vapor de uno a otro extremo de la turbina.
Además, debido a los diferentes diámetros de la
envuelta, alturas y separaciones distintas de las
paletas, el vapor se va expandiendo a medida que
recorre la turbina.
Desde
las
coronas de paletas-guías a las
giratorias, el vapor obra por acción y desde las
giratorias a las directrices, por reacción, de aquí la
denominación de turbinas de acción y reacción.

47. Según la dirección del fluido en el
Rodete
- Máquinas Radiales : El flujo es perpendicular al eje del equipo
Admisión

48. Tipos de turbinas de vapor
Turbina de Contra Presión:
Se utilizan como expansoras para reducir la
presión del vapor generando al mismo tiempo
energía. Descargan el vapor a una presión aun
elevada, para ser utilizada en procesos
industriales.
La turbina de contrapresión son mas
ampliamente usadas para aplicaciones de vapor
en procesos. La presión de salida es controlada
por una válvula reguladora para satisfacer las
necesidades de presión en el vapor del proceso.
Se encuentran comúnmente en refinerías,
plantas de papel y pulpa, y en las instalaciones
de desalinización, donde
se dispone de
grandes cantidades de vapor de proceso a baja
presión.
En las turbinas de contrapresión la principal
característica es que el vapor, cuando sale de la
turbina, se envía directamente al proceso sin
necesidad de contar con un condensador y
equipo periférico, como torres de enfriamiento.

49. Tipos de turbinas de vapor
Turbinas de Condensación:
Son la 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.
Las turbinas de condensación se
encuentran comúnmente en plantas
de potencia eléctrica. Estas turbinas
expelen vapor en estado parcialmente
saturado, generalmente con calidad
mayor al 90% a una presión bastante
inferior a la atmosférica hacia un
condensador.
En
la
turbina
de
extracción/
condensación, una parte del vapor
puede extraerse en uno o varios
puntos de la turbina antes de la salida
al condensador, obteniendo así, vapor
al proceso a varias presiones,
mientras que el resto del vapor se
expande
hasta
la
salida
al
condensador.

50. Tipos de turbinas de vapor
Turbina de Escape Libre:
El dimensionamiento del escape de una turbina de
vapor es siempre
muy importante, pero
esencialmente critico en las aplicaciones de ciclo
combinados. El vapor que abandona el escape de la
turbina de baja presión hacia el condensador contiene
una considerable cantidad de energía cinética, cuyo
aprovechamiento es vital para la optimización del
ciclo. El caudal y la velocidad de vapor en el anillo de
escape dependen de la cantidad de vapor producido
en la caldera de recuperación y de la presión de
escape. Por ejemplo, a temperaturas inferiores a la de
diseño, tanto la potencia de la turbina de gas como la
producción de vapor en la caldera de recuperación
superan ampliamente el punto de diseño del ciclo. El
diseño de la turbina de vapor y la filosofía de control
de la planta deberá tener en cuenta todas estas
variaciones para mantener la presión y la velocidad en
el anillo de escape dentro de los límites razonables.
El efecto contrario se produce cuando la temperatura
de ambiente es alta. En este caso, el caudal de gases
de la turbina y la producción de vapor en la caldera de
recuperación disminuyen considerablemente, y con
ellos la velocidad en el anillo de escape de la turbina
de vapor.

51. Escalonamiento y
Funcionamento
Su función principal es aumentar la potencia sin aumentar el
caudal, ni el tamaño de la máquina ni del generador de vapor.
Sin embargo, con velocidades de rotación fijas implica mayores
diámetros y el tamaño excesivo de la turbina. Se recurre entonces
a la situación de dividir el salto de entalpía a dos o más etapas, lo
que se denomina escalonamiento.
51

52. Tipos de escalonamiento
Los de presión (RATEAU):
Desde el punto de
vista conceptual estos son los más sencillos de comprender. Se
trata simplemente de dividir el salto entálpico total disponible
en n saltos más pequeños. Es decir si el salto total es DH,
entonces se divide DH en n saltos más pequeños DHi.
52

53. Para cada salto pequeño se diseña un para toberarodete optimizado. Es importante recordar que si el par toberarodete es óptimo, el vapor sale con un ángulo de 90º del rodete
(perpendicular al rodete). Así que la siguiente etapa de toberasrodete parte con una tobera que admite el vapor en forma
perpendicular. Esto se ilustra en la siguiente figura.
53

54. Los de velocidad (CURTIS):
En este caso la
estrategia que se adopta es diferente. Cuando la turbina de acción
no opera en su punto óptimo, ocurre que la velocidad de salida del
vapor del rodete, es excesiva. Lo que se hace entonces es tomar
este vapor, hacerlo pasar por un juego de enderezadores y
reorientarlo para que entre en un segundo rodete.
54

55. RENDIMIENTO DE LA
TURBINA DE VAPOR
El rendimiento o eficiencia de una turbina se define como el cociente
entre la energía producida por la misma y la energía disponible.
La eficiencia de una turbina esta influenciada principalmente por las
pérdidas de fluidos debido a las fugas y otros factores, además de
los efectos de fricción que se presentan en el interior de la misma,
producidos por el contacto entre el fluido y las partes móviles.

56. RENDIMIENTO DE LAS
TURBINAS DE VAPOR
El rendimiento o eficiencia de una turbina se define como el cociente
entre la energía producida por la misma y la energía disponible.
La eficiencia de una turbina esta influenciada principalmente por las
perdidas de fluidos debido a las fugas y otros factores, además de los
efectos de fricción que se presentan en el interior de la misma,
producidos por el contacto permanente entre el fluido y las partes
móviles o estacionarias de las turbinas.
Este fenómeno se ve representado en un incremento en la
temperatura del fluido y una disminución de la eficiencia total del
proceso.
Indicamos con Q1: el calor suministrado al vapor por unidad de masa;
con L1: el trabajo mecánico entregado al eje por las ruedas móviles;
con Le: el trabajo mecánico entregado en el acoplamiento, fuera de la
turbina y Ai con el salto entalpico disponible a la entrada de la
turbina.

57. RENDIMIENTO DE LAS
TURBINAS DE VAPOR
Definimos tres rendimientos referidos al calor entregado al vapor.
1.- Rendimiento térmico ideal por ejemplo del ciclo Rankine.
NR =
i
Q1
2.-Rendimiento térmico interno
Nti = Li
Q1
3.- Rendimiento térmico al freno.
Nta = Le
Q1

58. REGULACION DE LAS
TURBINAS DE VAPOR
En la operación de las turbinas de vapor hay una cantidad de variables
que necesitan ser controladas de alguna forma, las cuales dependen
de las cargas de trabajo a las que sean sometidas dichas turbinas.
Entre estas variables pueden estar la presión inicial del fluido, la
presión de salida, la cantidad de flujo por unidad de tiempo y la
velocidad de rotación. La función de los sistemas de regulación
consiste en mantener una o más de estas variables constantes
mientras que otras pueden ser o no variadas sin que afecte el sistema
completo.
Existen diferentes sistemas de regulación que son utilizadas en las
turbinas de vapor, que influyen directamente con el desempeño de
estas y están relacionadas con la capacidad de mantener casi
invariable la velocidad de rotación, independientemente de la carga de
trabajo a la cual estén sometidas. Estos sistemas de regulación son
clasificados en:

59. REGULACION DE LAS
TURBINAS DE VAPOR
Regulación por Estrangulamiento:
En este sistema de regulación de fluido es entregado a todas las toberas localizadas a lo largo de la periferia
al mismo tiempo. Esta entrega del fluido se hace a través de la apertura de una o dos válvulas de
estrangulamiento instaladas al inicio de la turbina. Si la turbina esta sometida a una carga de trabajo alta y
solo consta de una válvula, esta estará abierta en su totalidad para dar un paso máximo de fluido y la potencia
requerida para las condiciones de trabajo del momento.
Regulación en el control de la Tobera:
En este sistema de control, el fluido entra en la primera etapa de toberas por medio de válvulas que varían en
su cantidad y también conocida como válvulas reguladoras o válvulas de toberas. Cada válvula regula el paso
del fluido a grupos de dos o más toberas, teniendo en total hasta doce de estos. Para cargas de trabajo
pesadas, estas válvulas reguladoras están abiertas el 100% de su capacidad, pero cuando presentan cargas
de trabajo variables, las válvulas reguladoras se abren o cierran dependiendo de la potencia requerida por
estas cargas.
La eficiencia de la turbina con este tipo de regulación es mucho más constante para cargas de trabajo
variables.
Regulación por Bypass:
Este tipo de regulación se utiliza en conjunto con la regulación por estrangulamiento sobre todo por las
turbinas de reacción. Estas turbinas son diseñadas para una carga de trabajo definida, llamada comúnmente
carga económica, en donde la eficiencia termodinámica es máxima. Usualmente, es recomendable tener una
admisión total del fluido en las etapas de alta presión en la carga económica para eliminar las perdidas por
admisión parcial.

60. LUBRICACION DE LAS
TURBINAS DE VAPOR
La mayoría de las turbinas de vapor tienen un sistema de lubricación a
base de aceite, consta de un tanque colector, bombas, enfriadores y
tuberías, para proporcionar al cojinete de empuje y a la chumacera un
suministro abundante de aceite
a la temperatura y viscosidad
apropiada. Es de máxima importancia asegurar la pureza y limpieza del
aceite lubricante, en todo momento para evitas daños en el cojinete y
chumacera, o exista mal funcionamiento en el sistema de control. Se
han presentado fallas de los cojinetes por el estancamiento del aceite
provocado por tubería atascada. Los fabricantes de turbinas suministran
equipos como los acondicionadores, para mantener la pureza máxima
del aceite lubricante, y filtros de sección completa, para eliminar los
sistemas de aceite. El principal propósito de un lubricante de turbinas es
proteger contra el desgaste, reducir la fricción, remover el calor y
prevenir contra el herrumbre. Los elementos en una turbina, que
requieren de la protección del lubricante son la chumacera, los
engranes y sellos de contacto.

61. FUNDACIONES DE LAS
TURBINAS DE VAPOR
Las maquinas con masas giratorias y
oscilantes requieren frecuentemente
una fundación. Esta
transfiere las
cargas estáticas y dinámicas al
terreno, sirve para fijar los distintos
componentes de las maquinas o como
masa estabilizadora. Ejemplos típicos
de equipos con masa giratoria son las
turbinas. En estos casos se utilizan
fundaciones de hormigón armado que
pueden presentarse bajo la forma de,
por ejemplo, vigas, placas o bloques
de fundaciones. En algunos casos
pueden
usarse
fundaciones
consistentes en estructuras de acero.

62. Mantenimiento Quincenal
 Inspección de fugas de aceite
 Limpieza de aceite
 Comprobación del nivel de aceite
 Inspección de fugas de vapor
 Inspección de fugas de agua de refrigeración
 Lectura de vibraciones
 Purga de agua del aceite de lubricación
Revisión anual
 Análisis del espectro de vibración
 Inspección boroscópica de álabes
 Cambio de aceite
 Cambio de filtros de aceite
 Apertura de cojinetes y comprobación del estado
 Inspección de la válvula de regulación de turbina
 Inspección del grupo hidráulico
 Inspección del sistema de eliminación de vahos
 Prueba de potencia

63. El recuento de los tiempos a diario, con el simple capirotazo de un dedo, cada uno de nosotros
toca ligeramente fuentes vastas de energía – venas profundas de carbón y grandes reservas de
crudo, vientos que azotan, y aguas que se apresuran, el poder escondido del átomo y el resplandor
del sol mismo – todas transformadas en electricidad, el caballo de batalla del mundo moderno.

64. gracias por su atención…