Fuente: Jos Agera Soriano 1TURBINAS DE VAPOR 2En la turbina, el vapor transforma primero su entalpaen energa cintica y, luego, sta es cedida al rodete obtenindose el trabajo tcnico correspondiente.rentrada vaporrodetedisco de toberas(distribuidor)pasodel ejeseccin deuna toberacmarade vaporlabesI ntroduccin3corona fija0 1 24Fcorona fija0 1 2) c c ( m A p A p F2 12211 + + =Fuerzasobre un conducto cortoJos Agera Soriano 2012 5Fcorona fija0 1 2) c c ( m A p A p F2 12211 + + =Fuerzasobre un conducto cortou = r eVelocidad tangencialu6Fcorona fija0 1 2) c c ( m A p A p F2 12211 + + =Fuerzasobre un conducto cortou = r eVelocidad tangencialP = F uPotencia interioru7Clasificacin fundamental de las turbinasTurbinas de accinSi la transformacin tiene lugar en rganos fijosDependiendo del diseo de los labes, la transformacin de entalpaen energa cintica se origina en lugares diferentes. Turbinas de reaccinSi la transformacin tiene lugar en el rodete8Clasificacin fundamental de las turbinasTurbinas de accinSi la transformacin tiene lugar en rganos fijosDependiendo del diseo de los labes, la transformacin de entalpaen energa cintica se origina en lugares diferentes. Turbinas de reaccinSi la transformacin tiene lugar en el rodeteEn realidad, las dos tienen el mismo principio fsico de funcionamiento: la fuerza sobre los labes del rodete aparece a causa de la variacin de cantidad de movimiento del flujo a su paso por el mismo.92 02 1h hh h= cLa turbina purade reaccin no se ha desarrollado indus-trialmente. Cuando hablamos de turbinas de reaccin, nos estaremos refiriendo a mixtasde accin y reaccin.=p20Ah Ahsohh1ps112o=pppp=2distribuidorrodetessaccin: h1= h2; c = 0reaccin:ho= h1; c = 1mixtas: h1> h2; c < 1Grado de reaccin10Clasificacin segn la direccin del flujo en el rodete) (2 12211c c m A p A p F + + =) (2 1c c m F =rodeteTURBINA AXIALlabe rBOMBA RADIALrodetelabeTURBINA MIXTArodetelabeLas fuerzas de presin, o son paralelas al eje (axiales) o atraviesan el eje: no contribuyen al par motor.11En la actualidad las turbinas de vapor y de gas son usualmente axiales.12Prdidasinteriores1) Por rozamientos internos 2) Por choques3) La velocidad de salida 4) Por fugas intersticialesPrdidasexteriores1) Por rozamientos mecnicos 2) Por rozamiento de disco13velocidad absoluta(del flujo)velocidad relativa(del flujo) respecto al labe mvilvelocidad tangencial (del labe mvil)nguloque forma la velocidad absolutacon la tangencialnguloque forma la velocidad relativa con la tangencial= c= w= u= o= |con subndice(1)para el tringulo de entrada en el rodetecon subndice(2)para el tringulo de salida del rodeteTringulos de velocidades14DISTRIBUIDORRODETEF2wc2u22211u11wc1ac12RODETE CORONAFIJA112c2u2cw2c1u11w2FFaFu1u1u112c1 aTringulos de velocidadesaccinreaccin15DISTRIBUIDORRODETEF2wc2u22211u11wc1ac12RODETE CORONAFIJA112c2u2cw2c1u11w2FFaFu1u1u112c1 aTringulos de velocidadesaccinreaccin2 2 2w u c + =1 1 1w u c + =16DISTRIBUIDORRODETEF2wc2u22211u11wc1ac12RODETE CORONAFIJA112c2u2cw2c1u11w2FFaFu1u1u112c1 aCondiciones de diseo Para que no se produzcan choques, la velocidad relativa ha de ser tangente a los labes del rodete. Para que la velocidad absoluta de salida sea menor,ha de estar prximo a los 90 . 2c1wo217) (2 1c c m F =2 2 1 12 1r c m r c mM M Mu u == = El par motor es provocado por las fuerzas,Ecuacin de Euler: y2 1c m c m Fuerza sobre los labes del rodetePar motorDISTRIBUIDORRODETEF2wc2u22211u11wc1ac12RODETE CORONAFIJA112c2u2cw2c1u11w2FFaFu1u1u112c1 a18Ecuacin de EulerPotencia interior en el ejeDISTRIBUIDORRODETEF2wc2u22211u11wc1ac12RODETE CORONAFIJA112c2u2cw2c1u11w2FFaFu1u1u112c1 ae ee == =2 2 1 1r c m r c mM Pu ut ) (2 2 1 1u c u c m Pu u t =19Ecuacin de EulerPotencia interior en el ejeDISTRIBUIDORRODETEF2wc2u22211u11wc1ac12RODETE CORONAFIJA112c2u2cw2c1u11w2FFaFu1u1u112c1 ae ee == =2 2 1 1r c m r c mM Pu ut ) (2 2 1 1u c u c m Pu u t =Trabajo interior en el ejePor unidad de masa:2 2 1 1u c u c Wu u t =2 2 2 1 1 1cos cos o o = c u c u WtQue es la ecuacin Euler.20F R F R F R Fescalonamiento 1 escalonamiento 2 escalonamiento 3extraccinw2occ2c11wococCoeficiente de recuperacinLa velocidadde salida de un escalonamiento se aprovecha en parte como velocidad de entrada en el siguiente:222oc c =uu = coeficiente de recuperacin. 2c21F R F R F R Fescalonamiento 1 escalonamiento 2 escalonamiento 3extraccinw2occ2c11wococLa velocidad de salida se aprovecha mejor cuando los escalonamientos estn prximos (1 y 2). No as cuando hay una extraccin; la velocidad de entrada en el escalonamiento 3es prcticamente nula. 2c ocCoeficiente de recuperacin22F R F R F R Fescalonamiento 1 escalonamiento 2 escalonamiento 3extraccinw2occ2c11wococRendimiento interno de un escalonamiento2 /2oc hWstu+ A= qp2s2pp=10hohshAA12=pp1p=o3h2h3tW2 /2c2c2/2ohssEn turbomquinas trmicas, los rozamientos internos y las prdidas intersticiales se contemplan conjuntamente: prdidasinternas. El rendimiento internosera:23Carl Gustaf de Laval(1849-1939)Turbina de accin (de vapor) de Laval24s ssh hc c cA ~ A + = =2 2 22o2 21s sh c c A ~ = 2 ) terico (1s cc k c = ) real (197 , 0 93 , 0 =cksh Ash0p=p11-23tsWop=p=2p/22c2s2 1s= = oshsAshp=12=1ppp0=potW23Ah2/2oco2c2 /22c2 /1sEscalonamientodeaccinTurbinas de accin25DISTRIBUIDORRODETEF2wc2u22211u11wc1ac1u1122112c12cu1u=u u= 2w21w=u u= 1u=u211c122c2w1w2cu1cu21 2(real) w k ww =Turbinas de accinLa seccin entre labes del rodete ha de ser constante, para que no haya variacin de velocidad. 1 2teorico w ) ( w =Rendimientointerno262112c12cu1u=u u=2w21w=u u=1u=u211c122c2w1w2cu1cu21 1 2 2cos 2 cos o o = c u c||.|

\| =s sucucu1cos 4 o qsc c = ) terico (1Rendimiento interno tericoTurbinas axiales (u1= u2= u):||.|

\| =2211cos cos 2 o o qs s succcccuSustituyendo para las de accin:Turbinas de accin27El rendimiento se anula cuando es nulo alguno de los dos factores:u/cs= 0; el rodete est frenadou/cs= cos o1; el rodete ira tan rpido que el flujo loatraviesa sin cederle energa (c1= c2).||.|

\| =s sucucu1cos 4 o qEcuacin de una parbola que pasa por el origen.Turbinas de accinJos Agera Soriano 2012 28Dimensiones lmitel = hasta 0,95 mu(medio) = 400 m/su(exterior) = 600 m/su ptimo (u*) >>>>400 m/s(u = e r =e D/2)lD29LABES30Escalonamientos de velocidad en turbinas de accin2 1 2 1| o | o