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Copy of Turbinas de Vapor

Final de Ingenieria de los Servicios
by

Lipe Andres

on 4 February 2013

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Transcript of Copy of Turbinas de Vapor

TURBINAS DE VAPOR Definición Una turbina de vapor es una turbomáquina 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 y el rodete, (órgano principal de la turbina). Se utilizan en la generación de energía eléctrica de origen nuclear y en la propulsión de los buques con plantas nucleares.
Se utilizan en ciclos de vapor combinados con un generador de vapor. USOS APLICACIÓN DE LAS TURBINAS DE VAPOR EN CICLOS DE POTENCIA Su aplicación más importante es la de una máquina térmica que opera como componente de un motor térmico denominado planta de potencia de vapor. ELEMENTOS PRINCIPALES PARTES DE UNA TURBINA ROTOR:
Es el elemento móvil del sistema. La energía desprendida por el vapor en la turbina se convierte en energía mecánica en este elemento. ALABES • Transforman el salto térmico en energía cinética; se proyectan no sólo para asegurar un flujo de vapor con pérdidas reducidas, sino también para soportar con seguridad la influencia de la velocidad del fluido, las altas temperaturas y las tensiones originadas. ESTATOR • Está constituido por la propia carcasa de la turbina. Al igual que el rotor, el estator está formado por una serie de coronas de alabes, correspondiendo cada una a una etapa o escalonamiento de la turbina. 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. ARMAZONES TOBERAS Actua como una barrera de presión y minimiza las perdidas de vapor. OTROS ELEMENTOS
DE LAS
TURBINAS GOBERNADOR SELLO DEL LABERINTO Es un sello mecánico que se utiliza en torno a un eje para prevenir la pérdida de aceite u otros fluidos. Es el encargado de regular automáticamente la velocidad de turbina admitiendo o cerrando vapor a la sección de las toberas. Regula el caudal de entrada a la turbina, siendo de los elementos más importantes de la turbina de vapor VÁLVULA
DE
REGULACIÓN CARACTERÍSTICAS COJINETES SISTEMA
DE
LUBRICACIÓN: Proporciona el fluido lubricante
Bombas mecánica principal
Bomba auxiliar
Bomba de emergencia SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE VAHOS SISTEMA
DE REFRIGERACIÓN SISTEMA
DE
ACEITE DE CONTROL SISTEMA
DE
SELLADO DE VAPOR VIRADOR
COMPENSADOR
Cada elemento de una turbina viene caracterizado por una serie de criterios, como: su función, solicitaciones, dimensiones, tipo de fabricación, etc., que permiten elegir los materiales idóneos que aseguren los servicios exigidos en el funcionamiento. Condiciones a que están sometidos los materiales que constituyen los elementos de las turbinas de vapor: Los materiales deben presentar a temperaturas elevadas una buena estabilidad estructural durante un espacio de tiempo muy prolongado.
Deben presentar una buena resistencia a la oxidación y a la corrosión.
En algunos elementos se necesitan materiales que sean soldables y que no se hagan frágiles por la soldadura. CARACTERÍSTICAS
MECÁNICAS Las características mecánicas de los metales varían extraordinariamente con la temperatura.
La fluencia.
La resiliencia en caliente y en frío.
La variación del módulo de elasticidad. CARACTERÍSTICAS
FISICAS Y QUIMICAS
Movimiento de la corriente de vapor dentro de cuerpo de la turbina CLASIFICACIÓN RADIAL AXIAL POR SU MECANISMO
DE FUNCIONAMIENTO Desde el punto de vista de su funcionamiento las turbinas axiales se pueden dividir en tres clases según el grado de reacción que presentan: Grado de Reacción: Turbina axial de acción con presión constante en el rotor Turbina axial de reacción Turbina axial de acción con entalpía constante en rotor
R<0

R=0
R>0 SEGUN DIRECCIÓN DEL FLUJO DE VAPOR EN EL INTERIOR DE LA TURBINA Turbinas
de
condensación SEGÚN SALTO TÉRMICO Son las de mayor tamaño, utilizadas en centrales térmicas.
Son empleadas en los ciclos de cola, aprovechando el vapor residual de algún proceso para expansionarlo y producir electricidad.
Se seleccionan cuando se pretende conseguir la máxima energía mecánica. Turbinas
de
descarga
atmosférica Gralmente de baja potencia, poco económicas si utilizan agua tratada. No utilizan condensador de salida. Turbinas
de
contrapresión Se utilizan como expansoras para reducir la presión del vapor generando al mismo tiempo energía.
Proporcionan el mayor rendimiento térmico global de la instalación y se seleccionarán cuando el vapor sea el principal objetivo del proyecto. De Acción SEGÚN PRINCIPIO OPERATIVO Consta de:
 Un distribuidor fijo(transformar la energía térmica en cinética).
Una corona móvil(transforma en energía mecánica de rotación, la energía cinética puesta a su disposición). De Reacción La energía mecánica se obtiene de la aceleración del vapor en expansión.
Se produce un escalonamiento de velocidad. El vapor se va expansionando progresivamente en varias etapas. Se colocan a partir de potencias superiores a 2 MW. SEGÚN
RANGO DE POTENCIAS •Son las más habituales en pequeñas potencias (hasta 1,5-2 MW).Técnicamente son las más desarrolladas y mecánicamente las mas robustas. Turbina
de
una
sola etapa Turbinas
multietapas FUNCIONAMIENTO TURBINAS MÁS COMUNES 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 se transforma en energía mecánica por la aceleración de las partículas de vapor, lo que permite disponer directamente de una gran cantidad de energía. La ecuación general de las turbomáquinas fue hallada por Euler: Por fricción en los conductos formados por los álabes, el disco y la carcasa.
La energía cinética de salida.
El rozamiento sobre los discos móviles.
Fugas por los espacios entre los extremos de las paletas y la carcasa (móviles) o el disco (fijas).
Fugas por los ejes, en los laberintos. PERDIDAS EN LAS TURBINAS DE VAPOR Una etapa TURBINA
DE LAVAL TURBINA CURTIS Dos etapas TURBINA RATEAU Tres etapas TURBINA
PARSONS Dos etapas Decrecen con el aumento de la potencia Proporcionales a la carga Crecen con el cuadrado de la carga Constantes Las pérdidas se pueden clasificar según su variación con la potencia desarrollada como: RENDIMIENTO Se define como el cociente de la energía producida por la turbina y la energía disponible. Está influenciada principalmente por perdidas de fluidos debido a las fugas y otros factores, además de efectos de fricción.  Rendimiento térmico ideal, ciclo Rankine.  Rendimiento térmico interno Rendimiento térmico al freno  Rendimiento relativo o interno Rendimiento global de la turbina Rendimiento mecánico MÉTODOS DE REGULACIÓN DE LAS TURBINAS DE VAPOR Para poder adaptar la potencia se pueden utilizar algunos de los siguientes tipos de regulación:

Regulación por variación de la presión en la admisión.
Regulación por variación del número de toberas activas
Regulación por variación de la presión en la caldera. MANTENIMIENTO PROGRAMADO
Potencia
Rendimiento
Precio
Prestigio de marca y tecnología
Madurez técnica del modelo
Adaptación del modelo a las condiciones de trabajo de la planta.
Disponibilidad garantizada
Tiempo de arranque
Coste del ciclo de vida
Curva de degradación de las prestaciones de la turbina con el tiempo
Estandarización del repuesto CRITERIO DE SELECCIÓN TURBINAS DE VAPOR •
Comprobación de alarmas y avisos
Vigilancia de parámetros.
Inspección visual de la turbina y sus auxiliares. MANTENIMIENTO DIARIO Inspección visual de la turbina.
Inspección de fugas de aceite.
Limpieza de aceite (si procede).
Comprobación del nivel de aceite.
Inspección de fugas de vapor.
Inspección de fugas de agua de refrigeración.
Lectura de vibraciones (amplitud).
Inspección visual de la bancada. MANTENIMIENTO QUINCENAL MANTENIMIENTO MENSUAL Muestra de aceite para analisis.
Purga de agua del aceite.
Comprobación de aceite de reductor y alternador.
Analisis de espectro de vibracion de turbina, reductor y alternador. MANTENIMIENTO ANUAL En la presentación se vio:
La importancia de la generación de la energía mecánica a través de un flujo de vapor.
Los conceptos teóricos relativos a las turbinas, su operación, características y clasificación.
Se señalaron los conceptos más importantes a tener en cuenta durante el proceso de selección, dado el número infinito de alternativas y la diversidad de formas constructivas. CONCLUSIÓN OBJETIVOS • Adquirir los conceptos mínimos referidos a las turbinas de vapor.
Llegar a conocer las particularidades y funcionamiento de los distintos tipos de turbinas de vapor.
• Analizar las condiciones posibles de trabajo de las mismas.
• Señalar los conceptos más importantes a tener en cuenta durante el proceso de selección.
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