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Turbinas de vapor

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 (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. Las turbinas de vapor están presentes en 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 cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presión. En la turbina se transforma la energía interna del vapor en energía mecánica que, típicamente, es aprovechada por un generador para producir electricidad.

En una turbina se pueden distinguir dos partes, el rotor y el estator. El rotor está formado por ruedas de álabes unidas al eje y que constituyen la parte móvil de la turbina. El estator también está formado por álabes, no unidos al eje sino a la carcasa de la turbina.

El término turbina de vapor es muy utilizado para referirse a una máquina motora la cual cuenta con un conjuntos de turbinas para transformar la energía del vapor, también al conjunto del rodete y los álabes directores.

  
01 Parámetros de diseño de las turbinas de flujo axial 
Introducción
Triángulos de velocidades
Coeficiente de carga o de presión
Coeficiente de caudal o de flujo
Grado de reacción
Diseño básico de los escalonamientos de turbinas axiales
Grado de reacción 0
Grado de reacción 0,5
Velocidad de salida axial
Alabes de circulación constante
Grado de reacción
  
02 Turbinas de vapor de acción 
Turbina de vapor de acción con un escalonamiento de velocidad: Tobera, corona móvil,
Triángulos de velocidades
Trabajo interno y rendimiento interno máximo.
Gasto másico de vapor
Velocidad de embalamiento
Pérdidas mecánicas
Turbina de acción con escalonamientos de velocidad; Turbina Curtis
Cálculos para una turbina curtis de 2 etapas
Equivalencia entre un rodete curtis y un rodete de coronas simples
Turbina Ratesu
Turbina de acción con escalonamientos múltiples de presión: Turbina Zoelly
Número de Parsons para un escalón cualquiera:
Cálculo del nº de escalonamientos en coronas de igual diámetro
Cálculo del nº de escalonamientos en coronas de diámetros distintos


  
03 Turbinas de vapor de reacción 
Turbinas con escalonamientos de reacción
Pérdidas en un escalón
Trabajo interno y rendimiento
Métodos de cálculo del rendimiento interno
Turbina de reacción con escalonamientos múltiples
Número de Parsons para un escalón cualquiera
Número de escalonamientos de reacción
Cálculo del diámetro medio de la primera corona de reacción
Selección del grado de reacción
Cálculo de los elementos de los diversos escalonamientos
Álabes de circulación constante (torbellino libre)
Primera ley de la torsión
Segunda ley de la torsión

  
04 Regulación y dispositivos de seguridad 
Métodos de regulación de las turbinas de vapor
Regulación por variación de la presión mediante laminado en la válvula de admisión
Regulación por variación de la presión en la caldera
Regulación por admisión parcial (cuantitativa)
Sobrecarga
El problema de la regulación de las turbinas de vapor: Regulación de turbinas industriales. Regulación de turbinas de centrales eléctricas
Sistemas utilizados en la regulación de turbinas de vapor:Turbina de condensación, de contrapresión, e hidráulica
Organos de seguridad y presión
Válvulas de regulación y compuertas de cierre

  
05 Elementos constructivos 
Turbina de condensación
Turbina de contrapresión
Turbinas marinas
Elementos de calculo de una turbina multicelular
Condiciones a que están sometidos los materiales que constituyen los elementos de las turblnas de vapor
Características mecánicas, físicas y químicas
Alabes guía del distribuidor: Alabes distribuidores de los escalonamientos de las turbinas de acción y reacción
Alabes de las coronas del rotor
Fijación de los álabes a los discos
Modos de vibración de los discos
Fijación de los discos al eje
Vibraciones en ejes y tambores
Equilibrado del rotor
Vibraciones de los macizos de las cimentaciones
Exposiciones de ejes y tambores
Materiales utilizados en la construcción de discos y rotores
Juntas de estanqueidad, Laberintos, Armazones, Dilataciones, Cojinetes y soportes
Caudal de agua de circulación en el refrigerante
Condensadores


  
06 Problemas 
Consumo de vapor por hora, potencia máxima, rendimiento interno de la máquina, cálculo del número de escalonamientos y sus diámetros medios, triángulos de velocidades, altura de los álabes, velocidad de embalamiento, pérdidas en la corona, rendimiento interno, velocidad de salida, rendimiento periférico del escalón, pérdidas mecánicas, turbinas superpuestas

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