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TURBINA DE ACCION

Fue desarrollado en Suecia por GUSTAV LAVAL en 1883 por lo cual tambinse le conoce como Turbina de Laval, el vapor ingresa en una o variastoberas aduiriendo una considerable velocidad ! se dirige a las paletasreceptoras dispuestas en el disco enca"ado en el e"e de la turbina# Loses$uer%os ue se deben al vira"e del c&orro de vapor en los canales de lacorona de paletas rotatorias giran el disco ! el e"e de la turbina acopladocon este#

La e'pansi(n del vapor en las toberas de la presi(n inicial a la )nal seproduce en un solo escal(n lo ue condiciona altas velocidades del *u"o devapor# La trans$ormaci(n de la energ+a cintica del vapor en energ+amecnica se reali%a sin e'pansi(n posterior ! se debe solo al cambio de ladirecci(n del *u"o en los canales entre paletas#

TURBINA DE IMPULSO

La turbina de impulso ms simple de *uido compresible, es la conocidacomo -e Laval# .onsta de un solo rotor provisto de alabes simtricos ueprocede una serie de toberas de alimentaci(n del tipo convergente /divergente, ue convierten la energ+a de presi(n en energ+a de velocidadpara as+ tener c&orros de vapor de alto poder dinmico ue atacandirectamente los alabes del rotor ! lo &acen girar#

0n la )gura se &an dibu"ado varios diagramas# 0n la parte superior de la)gura se seala la ca+da de presi(n en la tobera de 2 a 21! la ganancia develocidad de V1 a V4# 0l vapor prcticamente no pierde energ+a en la tobera,donde solo cambia su energ+a de presi(n en energ+a cintica# 0s en el rotordonde cede esa energ+a cintica a la muina# Tambin se &an dibu"ado endic&a )gura los diagramas de velocidad de la entrada ! la salida del rotor,ue sirven para calcular la trans$erencia de energ+a entre *uido ! muina#

La energ+a trans$erida de *uido a muina, por unidad de masas de *uidoviene dada por la ecuaci(n de 0uler

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=U

1V

u1

U2V

u2

.omo se trata de una mauina a'ial, U1 5 U45 U

Luego = U*( Vu1Vu2 )

a6 -iagrama de velocidades a la entrada ! la salida del rotor de unaturbina simple o de acci(n#

b6 Los mismos diagramas acomodados con vrtice com7n sin $ricci(n6

0n la )gura se sealan los valores de U, Vu1 ! Vu2 #9a"o la $orma de

componentes energticos ! tratndose de muina de impulso, donde no&a! carga esttica, la energ+a trans$erida por unidad de masa es solamente

=V1

2V 2

2

2

:esulta di$+cil aprovec&ar, con buen rendimiento, la energ+a cintica de losgases en un solo escalonamiento debido a las altas velocidades de salida delas toberas siempre supers(nicas6, ue obligan al rotor a girar a 4 o3 rpm, con velocidades tangenciales del orden de la mitad develocidad del vapor incidente, si se uiere tener una cesi(n de energ+a devalor aceptable# Sin embargo, escalonando la velocidad o la presi(n puedenlograrse velocidades de giro ms ba"as, con lo ue se reducen los problemas

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de vibraciones ! es$uer%os de acci(n centri$uga# Se o$recen as+ las dosvariantes;

a6 0scalonamiento de velocidad o tipo .urtisb6 0scalonamientos de presi(n o tipo :ateau

Turbina de accin Laval

La Figura 3 muestra la turbina de accin ms sencilla (Laval). En ella el vapor entra por

unas toberas de admisin en las cuales se expansiona. Su expansin significa una cada

de presin gradual en la tobera acompaada de un considerable aumento de volumen ! de

velocidad.

"odemos #acernos una idea de $ue en la expansin el volumen se ve incrementado en

%.&'& veces su volumen de entrada.

La corriente de vapor a alta velocidad $ue flu!e ! sale de las toberas incide

convenientemente dirigida sobre la nica rueda de labes mviles calada sobre el e*e $ue

tiene esta turbina. "uede observarse el perfil sim+trico de estos labes de accin. La rueda

de labes $ue es solidaria al e*e #ace girar a este obteni+ndose una potencia disponible.

El vapor $ue pasa por los labes finalmente sale por el escape.

En la Figura 3 #a sido representado una especie de desarrollo perif+rico parcial en el cual

se aprecia el corte de los labes la forma de las toberas ! su orientacin as como el

sentido de giro de la rueda.

En la misma Figura 3 se inclu!e el grfico de curvas de presin ! velocidad del vapor $ue

debe estudiarse con detenimiento. En +l se ve como la presin mu! grande al entrar en la

tobera disminu!e en +sta por la expansin #asta el valor final del escape ! no vara en

los labes mviles.

Figura 3. ,isposicin turbina Laval.

"uede observarse $ue los extremos superiores de los labes van recogidos en una corona

$ue de*a una cierta #olgura entre ella ! la carcasa. -na parte del caudal de vapor podrapasar por dic#a #olgura sin actuar en los labes para impedir $ue dic#o flu*o no acte

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sobre los labes se colocan los denominados cierres (normalmente labernticos) cu!a

funcin se basa en impedir $ue el flu*o se escape.

"or tanto en las turbinas de accin toda la expansin del vapor se realia en rganos fi*os

o toberas aprovec#ndose la energa cin+tica del vapor obtenida en las siguientes ruedas

de labes mviles.

/aturalmente $ue esta turbina en general no es realiable pues no se puede lograr toda laexpansin en una sola etapa de toberas ni recoger toda la energa cin+tica en una sola

rueda de labes acudi+ndose entonces a los escalonamientos de presin (0ateau) !

escalonamientos de velocidad (1urtis).