Capítulo 1afa

7/23/2019 Capítulo 1afa

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Capítulo 1. Introducción

La turbina de vapor es una máquina que utiliza la energía térmica del vapor en la

forma de energía cinética.

Debe convertirse en energía mecánica la energía en el vapor vivo en la forma de

energía térmica presión.

!ientras que la "istoria registra la construcción de dispositivos rudimentarios que se

basa en los mismos principios# la acción o reacción# las turbinas actuales en tiempos

mu remotos# el desarrollo de la turbina de vapor# como una especie mu $til de motor

primario a su formulario %ctualmente# sólo se produ&o en los $ltimos setenta a'os.

La turbina es un motor rotativo que convierte la energía mecánica en energía de una

corriente de agua# vapor o gas. (l elemento básico de la turbina es la rueda o rotor#

que tiene paletas# "élices# tiras o cubos colocados alrededor de su circunferencia# de

modo que el fluido en movimiento produce una fuerza

)angencial que impulsa la rueda# causando que gire. (sta energía mecánica se

transfiere a través de un e&e para mover una máquina# un compresor# un generador

eléctrico o una "élice. Las turbinas se clasifican como "idráulico o agua# vapor o

combustión. %ctualmente# la maoría de la energía !undo eléctrico se produce

utilizando generadores accionados por turbinas.

La turbina de vapor es actualmente el más utilizado entre los diversos tipos de

actuadores primarios. *na serie de características favorables contribuó a la turbina

de vapor se destacan en competencia con otros actuadores primarios# como turbina

"idráulica# el motor de combustión interna# la turbina de gas.

Capítulo +. ,undamentos

*na máquina de propulsión de vapor tiene como ob&etivo transformar la energía

contenida en el flu&o continuo de vapor para recibir# en traba&o mecánico. -e sabe# la

segunda le de la termodinámica# que sólo una parte de la energía contenida en el

vapor de agua que llega a la máquina puede ser convertida a traba&ar llamadoe/ergía0. (l resto de la energía# que no puede ser transformada en traba&o anergia0#

permanece en el vapor descargado de la máquina.

(l traba&o mecánico realizado por la máquina de accionamiento puede ser de cualquier

equipo# tal como# por e&emplo# un generador eléctrico# un compresor# una bomba. La

anergia# que permanece en el vapor descargado de la máquina# es en muc"os casos

simplemente rec"azados a la atmósfera en un condensador. (n otras situaciones# sin

embargo# se puede aprovec"ar el vapor descargado por el motor para fines de

calefacción# por e&emplo. or lo tanto# aprovec"a su energía residual# me&orando# enconsecuencia# de manera significativa la eficiencia global del ciclo.



-uponiendo una máquina de vapor que funciona de manera permanente# es

adiabática# recibir vapor en un estado termodinámico 10 la descarga del mismo

vapor en un estado +0# que tienen2

a0 la energía contenida en el vapor admitido2

b0 la energía contenida en el vapor descargado2

c0 el traba&o realizado2

Donde2

Las variaciones de la energía cinética la energía potencial son generalmente

desec"ados# e/cepto en los puntos donde la velocidad del vapor asume valores mu

altos# tales como la salida del e/pansor. or lo tanto# es una práctica com$n "acer

caso omiso de las e/presiones anteriores# e/cepto cuando se aplica a e/pansores#

tanto la energía cinética la energía potencial# traba&ar sólo con los valores de

entalpía.

(n una máquina alternativa de vapor# la energía de vapor se convierte directamente en

traba&o mecánico como el vapor se e/pande dentro del cilindro moviendo el pistón# que

a su vez acciona el sistema de biela 3 manivela de la producción de traba&o en el e&e.

(n una energía de vapor turbina de vapor traba&o de transformación se realiza en dos

pasos. Inicialmente# la energía de vapor se transforma en energía cinética. ara este

vapor es forzado a fluir a través de peque'os agu&eros en un formato especial# llamado

e/pansores# donde debido a la peque'a área de paso adquiere de alta velocidad# lo

que aumenta su energía cinética# pero disminuendo# como resultado# su entalpía. (nun e/pansor# además de aumento de la velocidad la disminución de la caída de



entalpía de la presión se produce también# disminución de la temperatura el aumento

del volumen específico del vapor.

(n la segunda etapa de procesamiento# la energía cinética producida en el e/pansor

se transforma en traba&o mecánico. (sta transformación de la energía puede

obtenerse de dos maneras diferentes2 -eg$n el principio de acción o en el principio de

reacción.

(/pansores C456(78(5)( convergente divergente

Los e/pansores son# como "emos visto# las restricciones de flu&o de vapor su

ob&etivo es convertir la energía del vapor en energía cinética. (l e/pansor ideal sería#

por tanto# un e/pansor adiabático reversible isentrópico. (ste e/pansor ideal sería

capaz de convertir en toda la velocidad del salto entalpía disponible. La evolución en

un e/pansor real# sin embargo# será siempre dan un aumento de la entropía debido a

Irreversibilidades internas# inevitables en cualquier escorrentía. or lo tanto# siempre

"abrá una cierta brec"a entre el rendimiento teórico# prevista para un e/pansor ideal#

el rendimiento que se obtiene en un e/pansor real. La velocidad que se obtiene en un

e/pansor verdadero siempre será menor que el predic"o teóricamente para un

e/pansor ideal.

(l dise'o de un e/pansor tendrá por lo tanto el ob&etivo básico de traerlo el modelo

ideal# isentrópico# a fin de ma/imizar la energía cinética obtenida durante un cierto

salto de presión.

La figura +.1 muestra los dos tipos básicos de e/pansores2 e/pansores convergentes

e/pansores convergente 3 divergente. Convergente se utilizan siempre que la presión

de descarga es maor que o igual a 9:; de la presión de entrada peque'os saltos

entalpía0. (l convergente3divergente se utilizan siempre que la presión de descarga es

menor que 9:; de la presión de entrada grandes saltos entalpía0.

7I5CII4 D( %CCI<5 = 7(%CCI<5 7I5CII4



Las dos formas básicas mediante el cual puede disfrutar de la energía cinética

obtenida en el e/pansor# para realizar traba&o mecánico2 el principio de acción el

principio de reacción como se ilustra en la figura +.+.

-i el e/pansor es fi&o el c"orro de vapor dirigido contra una pantalla del móvil# la

fuerza de acción del c"orro de vapor de agua se moverá la pantalla "acia el c"orro#

levantar el peso >. -i# sin embargo# el e/pansor puede mover la fuerza de reacción

que act$a sobre el mismo# "ará que se mueva en la dirección opuesta del c"orro de

vapor# elevando el peso >. (n ambos casos la energía de vapor se convierte en

energía cinética en el e/pansor esta energía cinética luego convertida en traba&o.

%unque nada sabía de turbo 3 máquinas térmicas# 5e?ton en el siglo @6II# estableció

las lees que e/plican e/actamente los dos principios antes mencionados. 5e?ton di&o

que es necesario para e&ercer una fuerza para cambiar la velocidad tanto en magnitud

como en dirección0 de un cuerpo movimiento. (ste principio se ilustra en la parte

derec"a de la figura +.+. (l c"orro de vapor un cuerpo en movimiento0 tiene su

velocidad modificada por la pantalla circular# colocado en su camino. La fuerza



resultante mueve la pantalla en la dirección del c"orro# eleva el peso >. (sto es# en

esencia# el principio de acción.

5e?ton también estableció que cada acción "a una reacción igual opuesta. (sta le

es la base teórica que e/plica la cantidad de un co"ete espacial o un avión a c"orro

puro# así como un &ardín de boquilla rotativa.

5e?ton también estableció que cada acción "a una reacción igual opuesta. (sta le

es la base teórica que e/plica la cantidad de un co"ete espacial o un avión a c"orro

puro# así como un &ardín de boquilla rotativa.

(n primer lugar "a que se'alar que la acción del c"orro en el aire atmosférico no

tiene nada que ver con el principio de la reacción# a que esto perfectamente

también válida en un vacío. *n co"ete espacio# cuo movimiento basado

e/clusivamente en el principio de la reacción# funciona perfectamente fuera de la

atmósfera. (l motor está dentro del e/pansor. Imagine el caso de la ,igura +.+ no tiene

ninguna abertura# se llena con vapor de agua ba&o presión. La presión que act$a

sobre cualquier pared equilibra e/actamente la presión que act$a sobre la pared de

enfrente# que tiene fuerzas de equilibrio# la ca&a se mantendrá en reposo. -in

embargo# si "acemos un agu&ero en un lado de la ca&a la ponemos en el agu&ero un

e/pansor# "abrá e/pansor a través de un c"orro de vapor la presión en el e/pansor

será menor que la presión en el punto correspondiente en la pared opuesta. (l

desequilibrio de fuerzas# entonces producido# la ca&a se moverá en la dirección

opuesta a la de c"orro de vapor. (n esencia# este es el comienzo de la reacción.

)*7AI5% D( %CCI<5 = 7(%CCI<5 D( )*7AI5%

(stos dos dispositivos de laboratorio# que se muestran en la ,igura +.+# cua $nica

utilidad práctica presentar el principio de acción reacción# possíve1 derivan una

acción de turbina una turbina de reacción rudimentaria.

-i tenemos un e/pansor montado en una cámara de vapor estacionario# dirigiendo unc"orro de vapor para una cuc"illa montada en la periferia de una rueda# tenemos una

turbina de acción rudimentaria.

-i# por otra parte# "emos creado la cámara de vapor propio con el e/pansor# la

periferia de las ruedas conseguidas conducen vapor# de forma continua# a esta cámara

a través de un e&e "ueco# se construó una reacción elemental turbina. La

construcción de una turbina de reacción limpio como esto presenta dificultades

prácticas# a que la conducción del vapor de agua a través del e&e no es una solución

constructiva satisfactoria. or esta razón no producen turbinas de reacción puros.



%unque estas dos turbinas rudimentarias presentadas ilustran los principios básicos

implicados# se requieren algunas modificaciones para convertirlos en unidades

prácticas.

(n la turbina de acción real tenemos# e/cepto en máquinas mu peque'as de energía#

no sólo uno# sino varios e/pansores en paralelo# formando un arco o un anillo de

e/pansión# a que ocupan sólo una parte o toda la circunferencia. Los anillos de

e/pansión también se conocen como ruedas de paletas fi&as. (/pansores conducir su

c"orro de vapor "acia una aleta no# pero una rueda de álabes móviles# como se

muestra en la ,igura +.:. (n una etapa de acción toda la transformación de la energía

de vapor entalpía0 en energía cinética se produce en los e/pansores. Como resultado#

el arco o el anillo e/pansor rueda de álabes fi&os0 una etapa de acción "abrá una

caída en la presión de vapor disminución también la entalpía la temperatura# al

tiempo que aumenta el volumen específico0 un aumento de la velocidad. (n paletas

de remolino no "a e/pansión caída de presión0# a que las paletas son sección

simétrica que los resultados en las áreas de pasa&es constantes de vapor. -i no "a

velocidad de e/pansión

6apor en acción las paletas es constante. -in embargo# "abrá una caída en la

velocidad absoluta en las paletas de vapor# transformando así la energía cinética

obtenida en el e/pansor# en traba&o mecánico.

(n una turbina de reacción comercial siempre tienen diversas etapas colocadas en

serie# cada etapa que consiste en un anillo de e/pansión también llamado una rueda

de álabes fi&os0# seguido de unos paletos remolinos# como se muestraesquemáticamente en la ,igura +.:. )anto los álabes fi&os# tales como álabes tienen



una sección asimétrica# lo que resulta en áreas de la convergencia de pasa&es para

vapor en ambos. or esta razón# en una turbina de reacción comercial# parte de la

e/pansión de vapor se produce en la parte fi&a se producen en las palas paletas.

(sto representa una desviación del principio de reacción pura seg$n el cual debe

ocurrir toda la e/pansión de los álabes móviles. (n realidad lo que llamamos turbina

de reacción comercialmente es una combinación con grandes saltos de entalpía

donde la preocupación por la eficiencia esencial# sería tomada a velocidades

e/cesivas en los picos# incompatibles con su resistencia mecánica. La solución al

problema es dividir el uso de salto entalpía en varios saltos posteriores más peque'os#

que llamamos etapa. !áquinas de alta potencia tiene# por tanto# por lo general varias

etapas colocadas en serie# que puede ser cualquiera de acción reacción.

(n álabe fi&o tendrá# por lo tanto# una e/pansión parcial del vapor de agua# lo que

resulta en una caída de presión una velocidad de aumento. (n la paleta se mueve la

e/pansión restante se producirá# lo que resulta en una segunda caída de presión

aumento de la velocidad del vapor en relación con el pallet. -in embargo# incluso con

una maor tasa de vapor con respecto a la paleta móvil causada por la e/pansión# la

velocidad de vapor absoluta en las paletas caerá# debido a que act$an no sólo como

e/tendedores# sino también por el principio de acción# la transformación de la

velocidad generada en el traba&o mecánico.

-e define como el grado de reacción# una etapa de reacción# la relación de la entalpía

del salto que se produce en las paletas la entalpía total del salto de fase. (s etapas

de construcción bastante "abituales grado de reacción igual al 9B;# aunque también

otras proporciones pueden ser admitidas.

()%%- !L)IL(-

La potencia desarrollada en la turbina de vapor puede calcularse por2

or lo tanto# las máquinas de alta potencia se colocan entre las condiciones de

entrada de vapor vapor de alta presión0 de descarga condensador0# capaces de

suministrar un gran salto de entalpía. Con esto "emos desarrollado la potencia



necesaria con el flu&o de vapor razonable. !áquinas menos potentes# sin embargo# por

lo general reciben condiciones menos severas en el vapor vapor de media presión0

la descarga en presión positiva vapor a ba&a presión0. %unque el salto entalpía

disponibles# entre estas condiciones de vapor es menor# las velocidades de flu&o de

vapor requeridas no son grandes# debido a la peque'a potencia desarrollada.

)ambién sabemos que la velocidad de la e/pansión de salida considera la energía

cinética insignificante en la entrada# se puede medir a través de2

6emos# por tanto# que la velocidad del vapor descargado por un e/pansor aumenta

con el aumento de la entalpía salto desarrollado en el e/pansor.

or otra parte# como veremos más adelante# "a una relación definida entre la

velocidad de la cuc"illa la velocidad absoluta del vapor que llega a ella B.9 para una

acción de 1 etapa una etapa de reacción# con el mismo grado de reacción 9B;0# por

lo que la presente etapa de la má/ima eficiencia.

La velocidad de la paleta# a su vez# está limitado a un valor má/imo compatible con su

resistencia mecánica# a que la fuerza centrífuga que act$a sobre ellas aumenta alaumentar la velocidad.

(n las máquinas de menor potencia# sin embargo# el salto de entalpía para disfrutar

por lo general menos.

%demás disminue la preocupación por la eficiencia de la máquina aumenta la

importancia del costo inicial. ara esta peque'a potencia máquinas suelen ser

máquinas compactas# que consta de una etapa# siempre en acción# aunque esto traerá

alg$n da'o a su eficiencia.

ETAPAS de acción y reacción

()%%- de acción

Las etapas de acción pueden ser de dos tipos2 las etapas de presión# también

conocidas como etapas 7ateau etapas de velocidad# conocidos como etapas Curtis.

Los niveles de presión# que se muestran en la ,igura +.# son las etapas de la acción

tal como "emos considerado "asta a"ora. -e compondrá de un arco e/pansores



una rueda de álabes móviles# como la primera etapa de la máquina# o un anillo

e/pansor rueda de álabes fi&os0 una rueda paletas# si una etapa intermedia.

La etapa de velocidad se compone de un arco e/pansores# seguido de dos ruedas de

álabes móviles entre los que "a un álabes guía arco. Cada etapa de la caída de

presión se produce en los e/pansores. La velocidad del vapor# sin embargo# sólo se

absorbe parcialmente en los primeros álabes arremolinados muebles. (l vapor sale

entonces esta rueda con una alta energía cinética a$n por e/plotar en una segunda

paletas de rueda. -ólo con el fin de redirigir la corriente de vapor# de modo que la

carga en la segunda rueda de álabes es igual para detectar la carga en la primera

rueda# es colocado entre ambos una paleta de guía de arco. (s importante se'alar

que no "a e/pansión en las guías de paletas permanecen constantes sobre ellos#

tanto la presión la velocidad. or lo tanto estas "o&as tienen forma simétrica

secciones de paso de vapor constantes# como las aspas de etapas de acción. La

etapa de velocidad se acaba de describir# se muestra a la derec"a en la ,igura +..

(n una etapa de velocidad# como sólo la mitad de la de vapor absorbida por la

velocidad de la rueda# se supone que la velocidad de vapor a la entrada de la primera

rueda es igual a cuatro veces la velocidad periférica de la paleta. or esta razón# en

una etapa de velocidad podemos dar un gran salto de la entalpía# aunque con cierta

pérdida de eficiencia.

La etapa Curtis tiene dos características aplicaciones2 como un peque'o máquinas de

potencia de una sola etapa como la primera etapa de las máquinas de alta potencia.

(n el primer caso# nuestro ob&etivo es lograr una máquina compacta# ba&o costo inicial#



aunque con una cierta pérdida de la eficiencia# la utilización salto entalpía disponible#

que por lo general no es mu grande# en una sola etapa de velocidad. (n el caso de

máquinas de alta potencia que reciben por lo general de vapor a alta presión alta

temperatura# es venta&oso para el dise'o de la máquina mecánica# el vapor en la

primera etapa se somete a una gran caída de entalpía# significa presión la

temperatura. (sta posible con una etapa de velocidad.

(tapas de reacciónLas etapas de reacción# también llamado etapas arsons siempre se componen de

una rueda de álabes fi&os# seguido por una rueda de álabes móviles# como se muestra

en la ,igura +.E. % medida que las turbinas de una sola etapa son siempre turbinas de

acción# el uso de etapas de reacción está restringida a las fases intermedias finales

de las turbinas de varias etapas de reacción# porque incluso en estos la primera etapa

es generalmente una etapa de acción.



Aeneficios

a0 Desde el punto de vista termodinámico2

(l ciclo térmico de vapor# en el que la turbina es parte presenta rendimientos bastante

satisfactorios# cuando se compara con los ciclos térmicos de otras máquinas turbinas

de gas motores de combustión interna0

. 4bs 12 (l rendimiento del ciclo térmico de vapor me&ora a medida que aumenta la

potencia del motor# las presiones temperaturas de generación de vapor.

. 4bs +2 (l uso de la energía liberada por el combustible se convierte satisfactoria si el

calor residual contenido en el vapor descargado por la turbina se puede aprovec"ar en

los procesos industriales o para calefacción general.

b0 el punto de vista mecánico2

La )6 son puramente rotativo# es decir# la fuerza de disparo se aplica directamente al

elemento rotativo de la máquina. )ienen bastante fácil de equilibrado# los resultados en

una operación e/tremadamente suave de la máquina.

5ota :2 Los impulsos aplicados por el vapor en los álabes de turbina son regular

constante. -i la carga accionada se mantiene constante# el par aplicado al

acoplamiento turbina es bastante uniforme.

5ota 2 (s una máquina de alta velocidad :9BB a EBBB rpm0 es ideal para bombas

eléctricas compresores centrífugos.

5ota 92 5o "a lubricación interna. Debido a esto la turbina de vapor agotado es libre

de aceite# la filtración dispensándose separación de los procedimientos de vapor. (l

aceite circula sólo a través de los co&inetes el sistema de control se filtra de forma

continua se enfrió. Fa problemas de contaminación la posterior o/idación del

lubricante# pueden tener una vida $til larga.

5ota E2 La facilidad de control la posibilidad de variación de velocidad realizado por

el gobernador# es bastante simple# precisa fiable.



Capítulo :. Componentes básicos

*na turbina de vapor se compone básicamente de2(-)%)47 7*(D% ,IG%0

-e fi&ó el elemento de turbina que rodea el rotor0 cua función es la de transformar la

energía potencial de vapor térmica0 en energía cinética a través de distribuidoresH

74)47 74D()(-0

(s la parte móvil de la turbina rodeado por el estator0 cua función es la de

transformar la energía cinética del vapor en traba&o mecánico a través de los

receptores fi&os.

(@%5-47

Como se "a visto en el capítulo +# es el órgano cua función es guiar el c"orro de

vapor sobre paletas móviles. (l vapor de e/pansión pierde presión se acelera.

ueden ser convergente o convergentes divergentes como su presión de descarga es

maor o menor que 99; de la presión de entrada. -e montan en bloques de 1# 1B# 1#

+ o más e/pansores de acuerdo con el tama'o la potencia de la turbina# por

consiguiente tendrán formas constructivas específicas# de acuerdo con su aplicación.



%L()%-

-e llaman paletas# que se ad&unta al rotorH fi&a# el estator fi&o.

Los álabes fi&os guías# directrices0 dirigen el vapor a la corona después de paletas.

Las cuc"illas fi&as se pueden montar directamente en el estator vivienda0# o en los"uecos mecanizados de piezas llamadas anillos apoa álabes fi&os que son# a su vez#

aseguran a la vivienda.

Las paletas son partes para el propósito de recibir el impacto del vapor desde el

e/pansor paletas fi&as0 para accionar el rotor. -e su&etan a la llanta por -piJe

consolidación el disco de rotor por espiga # a diferencia de los servicios fi&o# son

removibles# como puede verse en la ,igura :.: ,igura :..



DI%,7%8!%--e componen de dos semicírculos que separan las diferentes etapas de una acción de

turbina multi3etapa. -e fi&a en el estator# los e/pansores apoan abrazan el e&e sin

tocarlo.

(ntre el e&e el diafragma es un con&unto de anillos de sellado que reduce la etapa de

fugas de vapor a otro a través de la "olgura entre el rotor de la base de diafragma# de

modo que sólo vapor pasa a través de los e/pansores. (stos anillos pueden ser fi&os

sobre el diafragma o en el propio e&e. (ste tipo de sello se denomina el sello interno.



DI-C4 74)47

ieza de la turbina de acción para recibir el empalmamiento móvil.

)%!A47 74)%)I64

-e trata básicamente de un rotor de turbina de reacción# que tiene la forma de un

tambor cónico que está montado empalmamiento móvil.

C4745% D( %L()%-

(l empalmamiento móvil montado en la periferia del disco de rotor en función del

tipo la potencia de la turbina puede ser de uno a cinco coronas en cada disco rotor.

%74 D( C45-4LID%CI<5-e trata de una banda de metal# se seccionaron# captó los oídos de paletas con doble

propósito2 aumentar la rigidez del con&unto por la disminución de la tendencia a la

vibración de las palas también la reducción de la estela de vapor por su periferia. -e

utilizan en las etapas de alta media presión que implican E al K de cada sección de

paletas. (n las etapas de ba&a presión# que se sustitue por una varilla de tope que

conecta la paleta# no por sus e/tremos# pero en una posición intermedia más cerca del

e/tremo de la base de la aleta ,igura :.0.



L%A(7I5)4-

Circulan piezas de metal con ranuras en los lugares en los que el e&e sale de la

máquina a través de la carcasa interior cuo ob&etivo es evitar la fuga de vapor al



e/terior en las turbinas de la no3condensación no permitir la entrada de aire "acia el

interior de condensación turbinas. (ste sellado se llama de sellado e/terior.

(n la turbina de ba&a presión se utiliza una fuente e/terna de vapor o la pérdida de

vapor real de la &unta de alta presión para audar en el sellado# evitando así no

sobrecargar el eector no da'a el vacío obtenido en el condensador# como se

muestra en ,igura :..

C%7C%M%

(s el apoo de las partes fi&as tales como diafragmas# "o&a fi&a# co&inetes# válvulas# etc.

(n la maoría de las turbinas son de la partición "orizontal# el e&e de tiempo# lo que

facilita enormemente el mantenimiento.

Co&inete radial0

-e distribuen# normalmente# uno en cada e/tremo del e&e de la turbina con el fin de

mantener el rotor en una posición radial con precisión. Los co&inetes de soporte

soportan el peso del rotor# así como cualquier otro tipo de estrés que act$a sobre el

con&unto giratorio# lo que le permite girar libremente con un mínimo de fricción.

(stán en la maoría de los casquillos de fricción# como se muestra en la figura :.1B#que consta de bu&es recubiertas con metal blanco# con lubricación forzada propósito

especial0 que me&ora su enfriamiento auda a mantener la película de aceite entre el

e&e el bu&e. -e dividen en "orizontal en los casos de máquinas de alta velocidad

"a una ranura mecanizada en el bu&e superior crea una cu'a forzando el e&e de

aceite para mantenerla en una posición estable# es decir# el manguito flota sobre una

película de aceite.



%5CL%G( D( 74D%!I(5)4

Co&inete de empu&e es responsable de la posición a/ial del con&unto giratorio con

respecto a las partes estacionarias de la máquina# en consecuencia para mantener

el &uego a/ial. Debe ser capaz de comprobar el empu&e a/ial activo en el con&unto

giratorio de la máquina# que es más pronunciada en las turbinas reacción.

(n las peque'as turbinas de energía del co&inete de empu&e se reduce a un solo

rodamiento como resultado de la fuerza a/ial es peque'o. ara las turbinas de usoespecial se utilizan casquillos de fricción# de las cuales la más conocida es la

construcción Ningsbur# como se muestra en la figura :.11# que consta de dos

con&untos de tabletas oscilantes# metal blanco revestido# que descansan una en cada

lado de un pieza de unión al e&e# el collar anillo0 de ancla&e.



6%L6*L% D( C45)74L D( %D!I-I<5

*na vez que la turbina funciona normalmente entre las condiciones estables de vapor#

las variaciones de carga se deben cumplir mediante el control del flu&o de vapor

admitido en la máquina. (sta función se realiza automáticamente por las válvulas de

control de admisión ba&o el control de un dispositivo# el regulador gobernador0.

(l regulador está conectado a la e&e de la turbina directamente o a través de una

reducción de "ilatura por lo tanto# un igual o proporcional a la velocidad de rotación dela turbina# se siente las fluctuaciones de la carga a través de su efecto sobre la

velocidad de la turbina. or lo tanto# cuando se produce# por e&emplo# un aumento de

la carga# el flu&o de vapor se mantiene sin cambios# "a una disminución en la

velocidad de la turbina. (l regulador# sin embargo# se siente esta velocidad incipiente

oto'o manda una maor apertura de la válvula de control la admisión# permitiendo el

paso de una maor velocidad de flu&o de vapor requerido para el aumento de la carga

la restauración de la velocidad inicial.

Fa dos tipos básicos de válvulas de control de admisión2 para construir OmultiválvulasO la creación de Oválvula de sencilloO.

I 3 Construcción O!ulti36álvulaO

(n la construcción de Omulti3válvula deO control de admisión de vapor se realiza a

través de varias válvulas en paralelo# cada alimentación de un grupo de e/pansores.

La apertura de estas válvulas es secuencial# es decir# una carga mu ba&a# el flu&o de

vapor requerido sería mu peque'a# se abriría en todo o parcialmente# sólo una

válvula# la alimentación# por lo tanto# sólo un grupo de e/pansores# los otros grupos



restantes bloqueado. Como la carga aumenta# lo que requiere un maor flu&o de vapor

de agua# se están abriendo en secuencia# las válvulas restantes# la alimentación de

otros grupos e/pansores "asta que la condición

Carga má/ima# donde todas las válvulas están completamente abiertas todo el

e/pansor de vapor de recepción.

(sto permite la apertura secuencial# a que el total de aumentos de las tasas de flu&o

de vapor para satisfacer el aumento de la carga# la cantidad de vapor que se reciben

e/pansores crecen proporcionalmente. or lo tanto# el flu&o de vapor a través de cada

e/pansor en funcionamiento# se puede mantener constante e igual a su caudal de

dise'o# independientemente de las fluctuaciones de carga. (sto aumenta en gran

medida la eficiencia de la turbina# en particular en condiciones de carga ba&a.

(stas válvulas de entrada de vapor# la construcción la apertura secuencial de

m$ltiples también son conocidas# debido a su función como válvulas de

parcializadoras.

(n uso particular de turbinas usadas a menudo esta construcción Omulti3válvulaO# a

que ofrece una me&or eficiencia de la turbina un control más preciso.

La apertura secuencial de las válvulas de control de admisión de vapor de agua se

puede obtener# por e&emplo# por medio de válvulas con varillas de longitud variable#

impulsada por una barra "orizontal como se muestra en la ,igura :.1:.

II 3 Construcción Ode válvula sencillaO

(n las turbinas de uso general en la obtención de una solución sencilla económica

es más importante que el aumento de la eficiencia de la turbina un control preciso#

utilizamos la construcción Oválvulas singleO acelerador0.



(n esta construcción# como se muestra en la ,igura :.1# la válvula de control de

admisión de vapor es solamente admitir vapor simultáneamente para todos los

e/pansores. (sta construcción es mu ineficiente cuando la turbina funciona a ba&a

carga # en consecuencia# el flu&o de vapor a ba&a total# que se divide

)ambién para cada e/pansor. (sto "ará que el flu&o en cada e/pansor es muc"o

menor que su flu&o de dise'o afecta a la eficiencia de la turbina.

ara me&orar su ba&a carga de manera eficiente# las turbinas Ode una sola válvulaO

tienen válvulas parcializadoras# accionamiento manual# que se puede cerrar grupos

e/pansores. Cuando la turbina está funcionando con ba&a carga# el operador puede

me&orar la eficiencia de la máquina# cerrando manualmente una o más válvulas

parcializadoras.

La ,igura :.19 muestra el uso general de la turbina# con entrada de vapor tipo de

válvula de control de Oválvula de sencilloO# desencadenada directamente por el

gobernador# manuales de válvulas parcializadoras.



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%lgunas turbinas tienen una eliminación parcial de vapor en una etapa intermedia#

por lo tanto una presión intermedia entre la entrada la descarga# conocido como

e/tracción. % medida que la presión en cualquier punto a lo largo de la turbina varía

cuando las condiciones de rango de carga de la turbina# la

(/tracción consiste simplemente en una brida a través del cual el vapor puede

eliminar# después de una cierta etapa de la máquina# la presión de la turbina de vapor

purgado se verá influenciada por las condiciones de carga. (n algunos casos# tales

como la eliminación de vapor de agua para calentar el agua de regeneración

alimentación de la caldera# esta fluctuación en la presión de vapor e/traído es

perfectamente aceptable. (ste tipo de llamada e/tracción no autoe/traíble.

(n otras ocasiones# sin embargo# como en el caso de las refinerías# queremos un

vapor retira a presión constante# para su uso en el proceso o para conducir máquinas

más peque'as. ara mantener la presión del vapor e/traído constante# a pesar de las

fluctuaciones de carga de la turbina o el consumo de vapor e/traído# turbina debe

tener un con&unto de válvulas de control de la e/tracción.

Las válvulas de control de e/tracción funcionan de una manera similar a las válvulas

de control de admisión# solamente controlado por la presión del vapor e/traído a través

del controlador de presión de e/tracción# no la velocidad de la turbina a través del

gobernador. %sí# en cualquier aumento de la presión de e/tracción incipiente es

causada por la fluctuación de la carga de la turbina o del consumo de vapor e/traído#

el controlador de presión de e/tracción mandará una maor apertura de la válvula dee/tracción# lo que permite un flu&o de vapor superior a la descarga la máquina # en



consecuencia# un flu&o más peque'o para la e/tracción# que restaurará la presión en el

nivel controlado. (n caso de disminución de la presión de la acción de e/tracción del

controlador de presión de e/tracción se invierte# al mando del cierre de la válvula de

e/tracción. (n este tipo de e/tracción# con control de presión# que llamamos

autoe/traíble.

Las válvulas de control de e/tracción cuando la e/tracción se realiza a presión alta o

media# tiene una construcción similar a las válvulas de control de entrada. (n la

e/tracción de ba&a presión# sin embargo# es com$n el uso de válvulas de tipo de re&illa#

que proporcionan la me&or zona de paso# necesario debido al aumento en el volumen

específico de vapor# que se produce con la caída de presión. La ,igura :.1E muestra

una válvula de e/tracción# tipo re&illa# por ba&a presión.

6álvulas automáticas L4CN

La manera "abitual de detener una turbina de vapor está en el cierre rápido de una

válvula# denominada válvula de cierre automático colocado en serie con la válvula de

control de admisión# que corta completamente la admisión de vapor a la turbina. (sta

válvula también se conoce como válvula de via&e rápido la válvula como OdisparoO.

(n una turbina de propósito general se mantiene la válvula de bloqueo automático

durante el funcionamiento de la turbina# totalmente abierta# en contra de la acción de

un resorte# cerrado por un con&unto de palancas e/ternas# conocidas como la palanca

de disparo Ovia&eO. (l Ovia&eO gatillo puede ser activado por el dispositivo de disparo

de sobrevelocidad o manualmente por el operador# en ambos casos# la liberación de la

palanca O)ripO# que ba&o la acción del resorte como se muestra en la figura :.1# se

cierra la válvula de cierre automático# cortando la admisión de vapor detener la

turbina.



(l dispositivo de disparo por sobrevelocidad es# como se muestra en la ,igura :.1K# un

pasador e/céntrico asegurado en la vivienda# el e&e de la turbina# la fuerza de un

resorte# que contrarresta la fuerza centrífuga# que tiende a e/pulsar a los "uéspedes

pines. La fuerza centrífuga en el Ovia&eO pin aumenta a medida que aumenta el n$mero

de revoluciones de la turbina. Cuando se alcanza una cierta velocidad# conocido comola velocidad Ovia&eO# la fuerza centrífuga en el Ovia&eO pin supera la fuerza del muelle

el Ovia&eO pin es e/pulsado de su vivienda# al presionar el gatillo Ovia&eP. (sto# a su vez#

libera la palanca de Ovia&eO# que "ace que el cierre de la válvula de auto3bloqueo

detener la turbina. La velocidad rpm0 a la que el dispositivo de disparo de

sobrevelocidad de actuar se puede a&ustar mediante la modificación tensión inicial del

resorte.



(l dispositivo de disparo por sobrevelocidad proteger la turbina# lo que impide operar a

velocidades superiores a la velocidad de Ovia&eO# donde las tensiones resultantes de la

fuerza centrífuga podría ser peligroso para la fuerza del con&unto turbina giratoria. (n

uso particular de las turbinas# la válvula de cierre automático las válvulas de control

de admisión# requieren mu alta resistencia a su movimiento posicionamiento. Qor

qué no puedo simplemente ser accionado por una transmisión mecánica a las turbinas

de propósito general# que requieren la activación "idráulica# lo que permite el aumento

del esfuerzo de salida# respectivamente# del mecanismo O6ia&eO el gobernador con el

fin de "acerlos suficiente para activar la válvula de cierre automático las válvulas de

control de admisión# como se muestra en la ,igura :.1.

Las válvulas de cierre automático# de accionamiento "idráulico# el uso especial de

turbinas# están más allá de su función específica de bloquear el vapor para detener la

turbina# cuando son activados por el operador o una condición insegura en absoluto#

una segunda función2 controlar el flu&o reducida de vapor requerida para calentar la

turbina a ba&a velocidad. or esta razón# estas válvulas deben permitir una variación

continua de su apertura desde la posición de via&e# totalmente cerrada# posición de

funcionamiento a la completamente abierta.

Las válvulas de cierre automático# a sea de accionamiento mecánico# a sea

"idráulico# una vez activado se detiene la turbina siempre requieren que el operador

restablecer manualmente para que la turbina se puede poner de nuevo en

funcionamiento.

Capítulo 1afa

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