Turbina de vapor

El turbina de vapor es el motor principal favorito de las plantas de generación de energía de vapor. La turbina de vapor puede tener una capacidad de 5 megavatios 2000 megavatios.

El ventajas de una turbina de vapor sobre un motor diesel son los siguientes.

1. El tamaño de una turbina de vapor es mucho más pequeño que el de un motor diesel equivalente. El tamaño de una turbina de vapor de 30 megavatios es igual al de un motor diesel de 5 megavatios.
2. En cuanto a la construcción, la turbina de vapor es mucho más simple que un motor diesel. El eje del rotor, las palas, vapor son los tres componentes esenciales de una turbina de vapor.
3. A turbina de vapor sufre menos vibraciones que el motor diesel si las partes giratorias del sistema están correctamente instaladas y alineadas.
4. La velocidad de una turbina de vapor puede ser mucho más alta que la de un motor diesel. La velocidad estándar de una turbina de vapor utilizada en un estación generadora de electricidad 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 usado para el mismo propósito es de 200 RPM.
5. El control de la turbina de vapor es mucho más simple que el de un motor diesel. Para ello se utiliza una válvula de control. La válvula se instala en la línea de entrada de la 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 cualquier anormalidad. 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 girar 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 1000oF respectivamente y la presión y temperatura del vapor de escape puede ser de 1 Pa y 100oF respectivamente.

Principio de funcionamiento de la turbina de vapor

En una máquina de vapor recíproco, el vapor presurizado actúa sobre el pistón causando un movimiento mecánico del mismo. Lo ideal es que no se utilice ninguna acción dinámica del vapor en un sistema de reciprocidad. Pero en el caso de una turbina de vapor, la acción dinámica del vapor expandido repentinamente se utiliza principalmente para realizar el trabajo mecánico. En una turbina de vapor, el vapor de las boquillas se expande y por lo tanto gana energía cinética y pierde su presión. El vapor obtiene energía cinética durante su expansión a partir de su entalpía interna. Los álabes 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 causa una fuerza en los álabes de la turbina. Podemos decir que el momento de expansión del vapor es la fuerza motriz de un 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 en una turbina sólo hay una provisión de expansión de vapor y la presión del vapor se mantiene 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 la turbina de impulso, el vapor de alta presión y temperatura que sale de la cabeza de la tobera se expande y forma un chorro de vapor que golpea directamente sobre las palas móviles, causando la rotación del rotor de la turbina.

Hay otro tipo de turbina en la que el vapor se expande a lo largo del 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 fijadas a las partes estacionarias de la turbina y otro juego es de palas móviles fijadas al rotor de la turbina. La expansión del vapor tiene lugar en el espacio formado por las palas fijas y las móviles.

Normalmente una turbina práctica tiene dos componentes importantes: boquillas y palas.

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 un trabajo mecánico con la ayuda de las boquillas.
Los álabes de las turbinas también se denominan deflectores. Esto se debe a que el vapor de la dinámica se desvía cuando golpea en los álabes. La energía mecánica de la expansión vapor se extrae en las palas de la turbina.