Turbinas De Vapor

Instituto Tecnológico de Mérida Ing. Mecánica

Asignatura: PLANTAS TÉRMICAS

Alumna: INTERIÁN VALLEJO NOEMI GUADALUPE Profesor: ING. EMILIANO CANTO QUINTAL

Es la base teórica del funcionamiento de los ciclos reales de las plantas de vapor que producen la energía eléctrica que se consume en casas habitación y en las industrias. A diferencia de los MCI (Motores de Combustión Interna), en estos ciclos los procesos ocurren en equipos separados que se comunican por medio de tuberías. Propuesto por el ingeniero escocés W.J.M. Rankine hacia 1860, el ciclo Rankine constituye el ciclo básico de funcionamiento de las turbinas de vapor, empleadas actualmente como grandes plantas de generación de potencia.

El líquido saliente de ésta debe ser precalentado hasta su temperatura de ebullición antes de evaporarse.

El rendimiento de este ciclo es algo inferior al de Carnot, tal como puede apreciarse en el diagrama T-s, pero la etapa de compresión es mucho más fácil de realizar.

El trabajo recibido por la bomba puede calcularse asumiendo el flujo como incompresible, es decir tomando el volumen específico del líquido constante.

La ecuación de energía de flujo estacionario por unidad de masa de vapor se reduce a:

La caldera y el condensador no incluyen ningún trabajo y se supone que la bomba y la turbina son isentrópicas, entonces la relación de conservación de la energía para cada dispositivo puede expresarse como:

Dónde:

Caldera (w=0):

Condensador 𝑤 = 0 :

La eficiencia térmica del ciclo de Rankine se determina a partir de:

Dónde:

La eficiencia de conversión de las centrales eléctricas estadounidenses se expresa a menudo en términos de la tasa térmica, que es la cantidad en BTU de calor suministrada para generar 1 kWh de electricidad. Cuánto menor es la tasa térmica, más grande será la eficiencia. Si se considera que 1 kWh=3412 BTU, y sin tomar en cuenta las pérdidas asociadas con la conversión de potencia en el eje a potencia eléctrica, la relación entre la tasa térmica y la eficiencia térmica puede expresarse como:

La eficiencia térmica también puede interpretarse como la relación entre el área encerrada por el ciclo en un diagrama T-s y el área bajo el proceso de adición de calor.

La turbina de vapor es una maquina térmica que tiene por objeto transformar la energía calorífica que tiene el vapor en la entrada de la turbina en trabajo mecánico en su eje.

La primera turbina de vapor de la que se tiene constatación histórica es la construida por Herón de Alejandría en el año 175 a.J. Esta turbina estaba formada por una esfera hueca que giraba libremente sobre un eje diametral. Los extremos del eje prolongaban en dos conductos que a la par que apoyaban la esfera hacían de conductos por los que ascendía el vapor hasta el interior de la misma. A través de dos espitas situadas según un eje diametral perpendicular al de giro de la esfera, salía el vapor, en sentidos opuestos por cada una.

Hasta finales del siglo XIX, no se encontró ninguna aplicación práctica a la turbina de vapor, y por lo tanto el desarrollo tecnológico de las mismas fue nulo, sin embargo, es a finales del siglo XIX cuando comienza la verdadera historia de las turbinas de vapor.

El primero en encontrar un aprovechamiento a la turbina de vapor fue el inventor sueco De Laval (1845 - 1913), quien patentó un desnatador centrífugo impulsado por una turbina de vapor de acción de una sola etapa. En esta turbina el vapor era impelido a una velocidad supersónica, través de una tobera convergente-divergente, hacia los álabes del rodete de la turbina

Turbinas de acción

Turbinas de reacción

El movimiento de álabes se debe a velocidad con que vapor choca con álabe

los la el el

El movimiento se debe a que se crea una diferencia de la presión del vapor entre la entrada y la salida del álabe.

El incremento de la velocidad del vapor tiene lugar solamente en la tobera, ocurriendo también en esta parte toda la caída de presión, de tal manera que la presión del vapor al pasar por el álabe es constante.

Válvula de apertura y cierre rápido o válvula de corte Es operada con vapor o hidráulicamente. Recibe el vapor procedente de la caldera o G.V., y lo admite hacia la turbina. Al iniciar el procedimiento de arranque de la turbina, el sistema de control envía una señal para que la válvula abra rápidamente y así se mantendrá completamente abierta mientras la turbina opere normalmente. Si ocurre un disturbio que pueda ocasionar daño a la turbina como una sobrecarga, aumento de velocidad, baja presión y temperatura del vapor, etc., la válvula de corte recibe una señal a través del control para que cierre rápido y la turbina pare.

Válvula de estrangulación accionada por el gobernador o válvula de control de vapor.

Va colocada después de la válvula de corte y se encarga de regular el flujo de vapor hacia la turbina de acuerdo a la demanda instantánea de potencia o carga sobre la turbina. A mayor carga deja pasar más flujo de vapor, variando su carrera de apertura.

Regulador o gobernador de velocidad. Es un dispositivo mecánico o hidráulico, que se coloca en un extremo del eje del rotor de la turbina y que es sensible a las variaciones de velocidad de la turbina cuando esta cambia su carga. El regulador mecánico tiene dos pasos articulados que giran junto con el eje y se abren y cierran por la fuerza centrífuga: En una condición de carga estable o estacionaria, con velocidad de sincronismo o 60 Hz la posición de los pesos es fija, cuando aumenta la carga sobre la turbina, la turbina tiende a frenarse y baja su velocidad, la fuerza centrífuga sobre los pesos disminuye y estos se cierran. Estos pesos están conectados por medio de mecanismos con el vástago de la válvula de control de vapor, que recibe un movimiento para que la válvula abra y aumente el flujo de vapor, recuperando la velocidad de sincronismo de la turbina.

Rotor de la turbina Está formado por el eje, un rodete o rueda que es un disco de acero que va sujeto al eje por medio de cuñas. En la periferia de la rueda lleva una ranura circunferencial llamada “cola de milano”, en donde se insertan los álabes o paletas. Los álabes son hechos de aceros aleados al cromo, que resisten altas temperaturas. En las turbinas de gran potencia se requieren varias etapas o ruedas, de 10 a 20 etapas, que en conjunto forman el rotor.

Cubierta, envolvente o carcasa de la turbina. Es una pieza construida en dos partes, cuya función es confinar el vapor para que pueda realizar su trabajo sobre el rotor, evitando fugas, su construcción es muy elaborada, siendo las espesores del metal hasta de 4 pulgadas por las altas presiones y temperaturas del vapor, las dos mitades se unen por medio de birlos y tuercas. En el interior de la carcasa van sujetos el anillo de toberas del primer paso, los pasos estacionarios, los alojamientos para los sellos de vapor y en los extremos se construyen los alojamientos para los cojinetes.

Dispositivo de seguridad para velocidades excesivas. En ocasiones cuando la turbina se encuentra funcionando desarrollando toda su potencia o a plena carga, puede ocurrir una desconexión súbita de la carga, en tal caso para proteger a la turbina y al generador por una posible sobrecarga, automáticamente se envía una señal de apertura al interruptor del generador eléctrico y este suelta toda la caga, produciendo un aumento instantáneo de la velocidad de la turbina. El regulador de velocidad debe actuar de inmediato y mandar reducir el flujo de vapor a la turbina para que esta baje su velocidad. Pero en ocasiones la sobre velocidad es tan rápida que no le da tiempo al regulador de actuar y la turbina tiende a desbocarse pudiendo llegar a una velocidad critica en la que se presente una resonancia con muy fuertes vibraciones que pueden originar roturas de álabes y un daño catastrófico.

Para evitar que la turbina llegue a la velocidad de resonancia se instala en el eje de la turbina un mecanismo centrífugo, llamado “disparo por sobre velocidad”, que se ajusta a una velocidad un 10% mayor que la de sincronismo (3600 rpm), así que si la turbina llega a esta velocidad, el disparo actúa por fuerza centrífuga, y envía una señal hidráulica o de vapor a la válvula de corte, de tal manera que esta cierre instantáneamente y bloquee el paso de vapor a la turbina para que esta pierda velocidad de inmediato, y se evite el riesgo citado. El mecanismo se debe pre ajustar a la velocidad mencionada y deberá hacerse una prueba en vivo para comprobar su buen funcionamiento, y pruebas periódicas cada 6 meses para evitar que las partes se peguen.

Sellos de vapor. Entre la carcasa y el eje del rotor debe haber un espacio mínimo o huelgo para evitar que al girar el rotor pueda rozar con la carcasa y causar daños, pero por estos huelgos el vapor a presión escapa hacia la atmosfera, por lo que es necesario colocar en la carcasa unos anillos de material suave como el grafito, que entren en contacto con el eje sin que se produzca demasiada fricción y se evite que el vapor escape. En la turbina pequeñas se colocan anillos de gafito, en tanto que en las grandes turbinas se utilizan sellos de tipo laberinto, que son delgadas láminas de latón que se insertan en los extremos del eje, de tal manera que el extremo de cada lamina entre en contacto con la carcasa obturando la salida de vapor. Se colocan en el eje un gran número de anillos formando un laberinto para dificultar en paso del agua.

En las turbinas de reacción, la expansión tiene lugar en los álabes móviles y en los pasos estacionarios. Aunque este tipo de turbina se le designa como de reacción, en realidad emplean los dos principios fundamentales, de acción y reacción.

El vapor entra y se dirige primero a un grupo de álabes estacionarios en los que hay una cierta caída de presión y un aumento de velocidad.

La energía cinética adquirida en los álabes estacionarios y la producida en los álabes móviles es absorbida por la rueda móvil. El vapor con una velocidad reducida a la salida del álabe es dirigido a una segunda etapa formada por un paso de álabes estacionarios y por una rueda de álabes móviles donde se repite lo efectuado en la primera etapa. De esta manera la presión va bajando gradual o escalonadamente en cada etapa hasta llegar a la presión de descarga hacia el condensador en tanto que la velocidad sube y baja manteniéndose constante a la llegada de cada álabe móvil. En las partes móviles tiene lugar una considerable expansión, y debido a que la presión no es la misma sobre ambas caras de dichas paletas, la turbina se denomina de “reacción”.

Carcasa del compresor

Carcasa La carcasa protege y aísla el interior de la turbina pudiéndose dividir en 3 secciones longitudinales

Está compuesta por una única capa para soporte de los alabes fijos y para conducción del aire de refrigeración a etapas posteriores de la turbina de gas.

Carcasa de la cámara de combustión Tiene múltiples capas, para protección térmica, mecánica y distribución de aire para las 3 fases en que se introduce el aire en la combustión.

Carcasa de la turbina de expansión Cuenta al menos con 2 capas, una interna de sujeción de los alabes fijos y otra externa para la distribución del aire de refrigeración por el interior de los alabes. Debe también de proveer protección térmica frente al exterior.

Casa de filtros _ Se encarga del filtrado del aire de admisión que se introduce al compresor, se componen de 2 primeras fases de filtrado grosero, y una última con filtro de luz del orden de las 5 micras. En este proceso se puede aplicar diferentes tecnologías para aumentar la humedad y disminuir la temperatura del aire.

Otros componentes de la turbina de gas

Sistema de lubricación _ Su misión es tanto el refrigerar como mantener una película de aceite entre los mecanismos en contacto. El sistema de lubricación suele contar con una bomba mecánica unida al eje de rotación, otra eléctrica y otra de emergencia, aunque en grandes turbinas desaparece la turbina mecánica por una turbina eléctrica extra.

Cojinetes _ Pueden ser radiales o axiales, según sujeten el desplazamiento axial o el provocado por el giro del eje. En los cojinetes axiales el contacto se realiza en un disco anillado al eje y se montan con un sensor de desplazamiento longitudinal, y en los radiales el contacto es directamente sobre el eje y se utilizan 2 sensores de desplazamiento montados en ángulo para detectar vibraciones.

Recinto acústico _ Recubre todos los sistemas principales de la turbina, y su funciones aislarla de las inclemencias del tiempo y a su vez aislar al exterior del ruido. Debe contar con un sistema contra incendios y de ventilación.

Otros componentes de la turbina de gas

Bancada _ Se construye en cemento para soportar la estructura de la turbina, con una cimentación propia para que no se transmitan las vibraciones propias del funcionamiento dela turbina al resto de los equipos de la planta.

Virador _ El sistema virador consiste en un motor eléctrico o hidráulico (normal mente el segundo) que hace girar lentamente la turbina cuando no está en funcionamiento. Esto evita que el rotor se curve, debido a su propio peso o por expansión térmica, en parada. La velocidad de este sistema es muy baja (varios minutos para completar un giro completo de turbina), pero se vuelve esencial para asegurar la correcta rectitud del rotor.

Funcionamiento La turbina es un motor rotativo que convierte en energía mecánica la energía de una corriente de agua, vapor de gas o gas. El elemento básico de la turbina es la rueda o rotor, que cuenta con palas, hélices, cuchillas o cubos colocados alrededor de su circunferencia, de tal forma que el fluido en movimiento produce una fuerza tangencial que impulsa la rueda y la hace girar. Esta energía mecánica se transfiere a través de un eje para proporcionar el movimiento de una máquina, un compresor, un generador eléctrico o una hélice.

Las turbinas se clasifican en turbinas hidráulicas o de agua, turbina de vapor y turbinas de combustión. Hoy la mayor parte de la energía eléctrica mundial se produce utilizando generadores movidos por turbinas. Una turbina de vapor es una turbo máquina que transforma la energía de un flujo de vapor en energía mecánica. Este vapor se genera en una caldera, de la que 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. Al pasar por las toberas de la turbina, se reduce la presión del vapor (se expande) aumentando así su velocidad. Este vapor a alta velocidad es el que hace que los álabes móviles de la turbina giren alrededor de su eje al incidir sobre los mismos. Por lo general una turbina de vapor posee más de un conjunto tobera-álabe (o etapa), para aumentar la velocidad del vapor de manera gradual. Esto se hace ya que por lo general el vapor de alta presión y temperatura posee demasiada energía térmica y, si ésta se convierte en energía.

Al pasar por las toberas de la turbina, se reduce la presión del vapor (se expande) aumentando así su velocidad. Este vapor a alta velocidad es el que hace que los álabes móviles de la turbina giren alrededor de su eje al incidir sobre los mismos. Por lo general una turbina de vapor posee más de un conjunto tobera-álabe (o etapa), para aumentar la velocidad del vapor de manera gradual. Esto se hace ya que por lo general el vapor de alta presión y temperatura posee demasiada energía térmica y, si ésta se convierte en energía cinética en un número muy reducido de etapas, la velocidad periférica o tangencial de los discos puede llegar a producir fuerzas centrífugas muy grandes causando fallas en la unidad. 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 Éxito obtenido con las turbinas de agua condujo a utilizar el principio de la turbina para extraer energía del vapor de agua. Mientras que la maquina a vapor de vaivén desarrollada por el inventor e ingeniero escocés James Watt utilizaban la presión del vapor, la turbina consigue mejores rendimientos al utilizar también la energía cinética de este.

La turbina puede ser más pequeña, más ligera y más barata que una máquina de vapor de vaivén de la misma potencia, y puede ser de un tamaño mucho mayor que las máquinas de vapor convencionales. Desde el punto de vista de la mecánica, tiene la ventaja de producir directamente un movimiento giratorio sin necesidad de una manivela o algún otro medio de convertir la energía de vaivén en energía rotatoria. Como resultado de ello, la turbina de vapor ha remplazado a las máquinas de vaivén en las centrales generadoras de energía eléctrica, y también se utiliza como una forma de propulsión a chorro.

Escalonamiento consiste en producir una gran caída de presión en un grupo de toberas y utilizar la velocidad resultante del vapor en tantos grupos de alabes como sea necesario mediante un juego de enderezadores reorientando el vapor de salida de la primera etapa para que entre en un segundo rodete.

Se utilizan para turbinas de hasta 2 MW de potencia, al ser de más simple construcción son las más robustas y seguras, además de acarrear menores costes de instalación y mantenimiento que las multietapa.

• Turbina monoetapa El objetivo de los escalonamientos en la turbina de vapor es disminuir la velocidad del rodete conservando una velocidad de los alabes próxima al valor optimo con relación a la velocidad del chorro de vapor. Si tenemos una presión de vapor muy elevada sin las etapas necesarias, sería necesario que la turbina girase a una velocidad muy alta, que no sería viable mecánicamente por las dimensiones que debería tener el reductor (caja de engranajes que ajustaría la velocidad final del eje a la deseada).

• Turbina multietapa

La velocidad del vapor es máxima a la entrada del álabe y mínima a la salida del mismo, ya que es la energía cinética la que se convierte en trabajo del eje.

Cuando la turbina de acción es de varios pasos con escalonamientos de presión, la caída total de presión del vapor en la turbina, ocurre en varios grupos de toberas en lugar de uno solo, y por ello para cada grupo intermedio de toberas se requiere una rueda de álabes, como se muestra en la figura (a) siguiente. A este escalonamiento se le llama Rateau. Cuando los escalonamientos de una turbina de acción son de velocidad, la turbina tiene una sola tobera o grupo de toberas, en la que se abate toda la presión del vapor, obteniéndose una máxima velocidad del vapor que luego se va transfiriendo en varios pasos o etapas (ruedas) de álabes móviles. Entre dos ruedas de álabes móviles se coloca una rueda de álabes fijos o estacionarios cuyo objeto es solo dirigir el vapor a los siguientes pasos móviles, sin que haya variación de presión y velocidad del vapor en dichos pasos estacionarios. A este tipo de rueda se le llama rueda Curtis y se indica en la figura (b).

Turbina de vapor de acción CURTIS con dos escalonamientos de velocidad.

Consiguen mejores rendimientos que las monoetapa, además pueden absorber flujos de vapor de mucha mayor presión, por lo que se utilizan para turbinas de alta potencia. Suelen utilizarse turbinas mixtas, con las primeras etapas de acción y las finales de reacción.

 Turbina de flujo axial: Es el método más utilizado, el paso de vapor se realiza siguiendo un cono que tiene el mismo eje que la turbina.  Turbina de flujo radial: El paso de vapor se realiza siguiendo todas las direcciones perpendiculares al eje de la turbina.

 Turbina con extracción de vapor: Se realiza en etapas de alta presión, enviando parte del vapor de vuelta a la caldera para sobrecalentarlo y reenviarlo a etapas intermedias. En algunas ocasiones el vapor también puede ser extraído de alguna etapa para derivarlo a otros procesos industriales.

 Turbina de contrapresión: La presión del vapor a la salida de la turbina es superior a la atmosférica, suele estar conectado a un condensador inicial que condensa al vapor, obteniéndose agua caliente o sobrecalentada, que permite su aprovechamiento térmico posterior.  Turbinas de condensación: El vapor sale aúna presión inferior a la atmosférica, en este diseño existe un mayor aprovechamiento energético que a contrapresión, se obtiene agua de refrigeración de su condensación. Este diseño se utiliza en turbinas de gran potencia que buscan un alto rendimiento. Se denomina grado de reacción a la fracción de la expansión producida en la corona móvil respecto a la total, un grado de reacción 1 indica que la turbina es de reacción pura, mientras que para el valor cero será una turbina de vapor de acción.

 Turbina de vapor de acción: Una turbina de vapor de acción con un escalonamiento de velocidad consta fundamentalmente de:  Un distribuidor fijo, compuesto por una o varias toberas, cuya misión es transformar la energía térmica del vapor puesta a su disposición, total (acción), o parcialmente (reacción), en energía cinética.  Una corona móvil, fija sobre un eje, cuyos álabes situados en la periferia tienen por objeto transformar en energía mecánica de rotación, la energía cinética puesta a su disposición.

1. Puesta en marcha de una turbina de contrapresión. Poner en servicio el agua al refrigerante de aceite. Todas las turbinas llevan un sistema de refrigeración del aceite lubricante. Hay que comprobar la circulación de agua a través del sistema de refrigeración de la turbina si hubiera mirillas para ello. Si no las hubiera, comprobar la circulación de agua abriendo purgas del circuito. Comprobar nivel de aceite en el cárter. Es fundamental la comprobación del nivel de aceite antes de la puesta en marcha. También es muy conveniente purgar la posible existencia de agua en el carter procedente de posibles fugas, por la purga inferior del mismo. Asegurarse de que el volante de la válvula de entrada de vapor (válvula de regulación y cierre rápido) está cerrado a tope. Antes de proceder a hacer ninguna maniobra en las líneas de entrada de vapor a la turbina conviene asegurarse de que la válvula o sistema automático que controla la entrada de vapor a la turbina está cerrada manualmente o bloqueada.

Purgar de condensado las líneas de entrada y salida de vapor de la turbina (líneas externas). a) Línea de entrada por la purga anterior al bloqueo general de entrada de la turbina. b) Línea de salida por la purga posterior al bloqueo general de salida.

Purgar condensado de líneas de entrada, salida y cuerpo de la turbina (líneas internas). a) Purga posterior al bloqueo general de entrada de vapor a la turbina. b) Purga de salida anterior al bloqueo general de escape. c) Purga del cuerpo de la turbina.

La purga de condensado de líneas y cuerpo de la turbina es la maniobra más delicada e importante que hay que tener en cuenta a la hora de la puesta en marcha. La apertura de las purgas de condensado en las líneas de vapor ha de hacerse de forma controlada y gradual por dos motivos fundamentales:

1. Si las líneas a drenar contienen condensado y están frías, es fácil que si se abren demasiado se produzcan golpes de ariete. 2. Es conveniente que el calentamiento de líneas y de la turbina en la fase de la puesta en marcha sea lo más suave posible para evitar dilataciones y tensiones térmicas importantes, fugas por juntas de bridas etc. Poner en servicio la bomba auxiliar de aceite. Si el sistema de regulación de la velocidad de la turbina es hidráulico, la turbina dispone de bomba incorporada de aceite para suministrar la presión correspondiente.

Cuando salga vapor vivo por las purgas (vapor sin gotas de agua, vapor que no moja) cerrar las válvulas de purga de condensado. En un primer momento, no conviene cerrar del todo las válvulas de purga, sino dejarlas ligeramente despegadas hasta que la turbina esté a su régimen de funcionamiento normal. La primera operación que hay que acometer en la puesta en marcha de una turbina es poner en servicio el sistema de aceite y todos los elementos que lo componen. 1.

Poner en servicio el agua de refrigeración a los refrigerantes de aceite. Hay que asegurarse de que el agua de refrigeración circula perfectamente ya sea por rotámetros, mirillas o abriendo purgas en las líneas de entrada y salida. 2. Comprobar que el nivel y la temperatura en el tanque de aceite sea el correcto. Es posible que después de poner en servicio la bomba de aceite el nivel de aceite en el tanque puede bajar al rellenar líneas y equipos; si esto es así reponerlo.

Preparación de la turbina Una vez que la bomba de aceite está en servicio y el aceite en circulación, se procede a preparar la turbina propiamente dicha. Para ello la secuencia lógica es la que sigue:

1.

2.

3.

4.

Preparación del condensador. Abrir válvulas de entrada y salida de agua al condensador, abriendo venteos si fuera necesario para purgar el posible aire que pudiera quedar acumulado en puntos altos. Puesta en marcha de la bomba de condensado. Hacer nivel de condensado en el depósito inferior del condensador y poner la bomba de condensado en servicio reciclando al depósito. Probar la bomba de reserva de condensado y dejarla en automático. Se probará también el funcionamiento correcto de la bomba de reserva. Normalmente estas bombas entran en automático por alto nivel del depósito de condensado, o por algún otro fallo en la bomba principal. Puesta en servicio del eyector de puesta en marcha. En esta fase de la puesta en marcha, es posible que no se alcance el valor de vacío correcto en el condensador, mientras que el sistema de vapor a los cierres no esté en servicio. Maniobras y operación con el vapor de 100 de entrada a la turbina.

Paro de emergencia

Paro ordenado

Paro de turbina

Paro de turbina Turbina de Gas. Es condición para el funcionamiento de la presente función el que las funciones de Control de Velocidad o control de Carga de la turbina de gas estén en modo automático.

La función debe realizar la siguiente secuencia de acciones de forma automática sin la intervención directa del operador, lista enunciativa no limitativa: 1. Desde Control de Carga: a) Rechazar el modo de control por temperatura y pasar a modo automático, si esto fuese necesario. b) Demandar carga mínima en la turbina con la relación de cambio definida por el fabricante. c) Estabilizar a la turbina en carga mínima el tiempo definido por el fabricante. d) Abrir el Interruptor Principal del Generador para desacoplar al generador de su carga eléctrica. e) Deshabilitación del campo electromagnético (quebradora de campo). f) Habilitar la función de Control de Velocidad y estabilizar la turbina en la velocidad de sincronismo el tiempo definido por el fabricante. g) Ejecutar la acción de disparo de la unidad, cerrando la válvula de suministro del combustible y reposicionar la válvula de combustible y los álabes guía del compresor a su posición de arranque.

2.

Desde Control de Velocidad:

a) Estabilizar la turbina en la velocidad de sincronismo el tiempo definido por el fabricante. b) Ejecutar la acción de disparo de la unidad, cerrando la válvula de suministro del combustible y reposicionar la válvula de combustible y los álabes guía del compresor a su posición de arranque.

Turbina de Vapor.

Es condición para el funcionamiento de la presente función el que las funciones de Control de Velocidad o control de Carga de la turbina de vapor estén en modo automático. La función debe realizar la siguiente secuencia de acciones de forma automática sin la intervención directa del operador, lista enunciativa no limitativa:

1. Desde Control de Carga: a) Demandar carga mínima en la turbina con la relación de cambio definida por el fabricante. b) Estabilizar a la turbina en carga mínima el tiempo definido por el fabricante. c) Abrir el Interruptor Principal del Generador para desacoplar al generador de su carga eléctrica. d) Deshabilitación del campo electromagnético (quebradora de campo). e) Habilitar la función de Control de Velocidad y estabilizar la turbina en la velocidad de sincronismo el tiempo definido por el fabricante. f) Demandar el decremento de velocidad en la turbina con base en la curva proporcionada por el fabricante, hasta la velocidad definida como “mínima”. g) Una vez alcanzada la velocidad “mínima”, debe ejecutarse la acción de disparo de la unidad, cerrando la válvula o válvulas de control para impedir el acceso de vapor a la turbina. h) Si la aplicación lo exige, debe mantenerse la operación en automático de la válvula de paso (bypass) para la regulación de la presión del vapor sobrecalentado. Las válvulas de extracción de media y baja, si aplican, deben rechazarse de su operación en automático y llevarse a la posición definida por el fabricante.

2. Desde Control de Velocidad: a) Demandar el decremento de velocidad en la turbina con base en la curva proporcionada por el fabricante, hasta la velocidad definida como “mínima”. b) Una vez alcanzada la velocidad “mínima”, debe ejecutarse la acción de disparo de la unidad, cerrando la válvula o válvulas de control para impedir el acceso de vapor a la turbina. c) Si la aplicación lo exige, debe mantenerse la operación en automático de la válvula de paso (bypass) para la regulación de la presión del vapor sobrecalentado. Las válvulas de extracción de media y baja, si aplican, deben rechazarse de su operación en automático y llevarse a la posición definida por el fabricante.

Paro de Emergencia. La presente función equivale al disparo de la unidad y tiene una relación directa con las funciones del Secuenciador Lógico de Arranque y Paro y Protecciones del Turbogenerador, por lo que independientemente del estado operativo del turbogenerador, ya sea en Control de Velocidad o Control de Carga, debe desarrollar las siguientes acciones una vez activada la presente función:

Turbina de Gas:

• Ejecutar la acción de disparo de la unidad, cerrando las válvulas de corte y de suministro del combustible, re posicionando la válvula de combustible y los álabes guía del compresor a su posición de arranque. Asegurar que los interruptores principal y de campo del generador estén abiertos.

Turbina de Vapor

• Ejecutar la acción de disparo de la unidad, cerrando la válvula o válvulas de corte y las válvulas de control para impedir el acceso de vapor a la turbina. Asegurar que los interruptores principal y de campo del generador estén abiertos. • Si la aplicación lo exige, debe mantenerse la operación en automático de la válvula de paso (bypass) para la regulación de la presión del vapor sobrecalentado. Las válvulas de extracción de media y baja, si aplican, deben rechazarse de su operación en automático y llevarse a la posición definida por el fabricante.

Domo superior Es un recipiente cilíndrico horizontal que sirve para colectar el vapor formado y para retener cierta cantidad de agua generalmente es de 40 a 50% del volumen de dicho domo, de manera que las fluctuaciones de demanda de vapor no afecten en forma notable la presión de la caldera. Domo inferior Es un recipiente cilíndrico horizontal que va en la parte inferior del hogar llamado también tambor de lodos en donde se lleva a cabo el asentamiento de los sólidos en suspensión, en donde a cada determinado tiempo se le efectúan purgas a la caldera de acuerdo al reporte de laboratorio, el domo inferior no está expuesto al calor, cuando las calderas no tienen domo inferior se cuenta con varios cabezales distribuidores.

Tiro Forzado. Tiene la función de suministrar el aire a presión para la combustión, pasando por un intercambiador llamado precalentador, intercambiando calor con los gases de combustión, teniendo como llegada principal a la caja de aire en donde se encuentran los quemadores y efectuando una mejor combustión. Hogar. El hogar es un lugar donde se efectúa la combustión. En donde las paredes del hogar pueden ser de refractario macizo, refractario colgante y de camisa de agua. Las paredes de refractario macizo se emplean en calderas de poca producción de vapor, estas paredes tienen un límite de trabajo máximo que es determinado por la formación del ladrillo refractario. La deformación es causada por el peso y la temperatura.

Las paredes de refractario colgante descansan sobre armazones de hierro, la estructura es refrigerada por aire que pasa entre la envolvente metálica y la pared de ladrillos, el aire después de emplearse para enfriamiento se utiliza para la combustión por haber obtenido calor

las paredes de camisa de agua, que consiste en una hilera continua de tubos unidos a la pared de ladrillo refractario, por el interior de los tubos circula agua.

Tiro Inducido Tiene como finalidad reducir la presión de los gases en el hogar hasta un valor menor que la atmosférica y descargarlos a la chimenea con una presión mayor a la atmosférica, por lo general se controla a -2.5 mm H2 O para trabajo normal.

Chimenea Es una torre de forma cilíndrica y hueca, por lo cual se desalojan los productos de la combustión, la altura debe ser suficiente para efectuar la descarga a la atmósfera, entre más alta se encuentre ésta se tendrá una mejor disponibilidad para la extracción de los gases del hogar. Medidor de vapor Éste medidor registra los flujos de vapor y aire, mostrando la relación que existe entre ambos.

Sopladores de Hollín Los sopladores son aparatos que se instalan en los generadores de vapor para hacer la limpieza en las zonas de caldeo en donde se producen acumulaciones de hollín, que provoca la obstrucción al paso del aire y de los gases, ocasionando disminuciones de tiro. Si el soplado no se efectúa periódicamente, se llegan a formar acumulaciones tan fuertes que provocan la formación de escoria, que al romperse, pueden perjudicar al refractario. Medidores de flujo de agua. Registran la relación de presión y flujo de agua de alimentación. Registro de nivel de agua. Registra el nivel de agua en el domo de vapor.

Indicadores de tiro. Indican las presiones de aire y de los gases de combustión, en los distintos puntos del recorrido a través del generador de vapor. Tubos de generación. Aquí se realiza el calentamiento del agua y parte de este se convierte en vapor. Los tubos se agrupan alineándolos uno junto a otro para construir las paredes del hogar y también de los pasajes de gases. Tubos elevadores. Son tubos de enlace entre los tubos de generación y el domo. En su interior llevan una mezcla de agua-vapor producida en los tubos de generación, con destino hasta el domo. Los tubos elevadores no están expuestos al calor.

Tubos bajantes. Son tuberías de mayor diámetro que viajan por el exterior del hogar y por lo tanto no están expuestas al calor. Contiene agua que debe circular hacia abajo. Cabezales. Son depósitos que sirven como distribuidores o descargas comunes de un grupo de tubos. Enlazan a los tubos de generación con los tubos bajantes o con los elevadores. No están expuestos al calor.

Separadores primarios. Son cuerpos metálicos que inducen un movimiento ciclónico al vapor. La fuerza centrífuga sobre las gotas de agua arrastradas hace que se proyecten a la periferia de un cilindro y escurran hacia abajo.

Separadores secundarios. Formados por paquetes de lámina acanalada. El vapor pasa por una ruta tortuosa en los espacios entre dos láminas. Los cambios de dirección hacen que el agua se proyecte hacia las láminas y escurran por los bordes. Secadores. Está formado por láminas acanaladas o mallas que efectúan una acción final de separación o secado, de tal forma que en las salidas de vapor saturado se obtiene vapor si arrastre de agua.

Referencias http://es.vbook.pub.com/doc/57495444/Turbinas-de-Vapor http://www.turbinasdevapor.com/index.php?option=com_content&view =article&id=12:tipos-de-turbinas-de-vapor&catid=11:tipos-de-turbinasde-vapor&Itemid=3 http://www.renovetec.com/arranqueturbinasvapor.html http://www.pemex.com/files/content/NRF-235-PEMEX-20101.pdf http://cdigital.dgb.uanl.mx/te/1080089085.pdf http://diccionario.motorgiga.com/diccionario/rankine-ciclo-dedefinicion-significado/gmx-niv15-con195307.htm