Este documento describe los conceptos fundamentales de las turbinas de vapor. Explica que una turbina de vapor es una máquina que transforma la energía de un flujo de vapor en energía mecánica a través de las palas del rotor. Se compone de un cuerpo de rotor, carcasa, toberas y álabes. También habla de la importancia de los escalonamientos, que dividen la expansión del vapor en varias etapas para mejorar el rendimiento de la turbina.

1. TURBOMAQUINAS DE VAPOR

2. INTRODUCCIÓN

3. 1. Conceptos fundamentales sobre motores térmicos
 Se llaman motores térmicos a las maquinas que tienen
por objeto transformar la energía calorífica en energía
mecánica directamente utilizable.

4.  En estos motores, el calor se trasforma en energía
mecánica, aprovechando el fenómeno de los gases y
vapores en movimiento. Para el calentamiento del gas
o del vapor, se utiliza el calor que produce al quemarse,
determinados cuerpos como el carbón, el fuel-oíl, la
gasolina, etc.

5. Turbina
Es el nombre genérico que se da a la mayoría de las
turbomáquinas motoras. Éstas son máquinas de
fluido, a través de las cuales pasa un fluido en forma
continua y éste le entrega su energía a través de un
rodete con paletas o álabes.

6. 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.

7. El hecho de la utilización del vapor como fluido de trabajo se
debe a la elevada energía disponible por unidad de kg de
fluido de trabajo.
Expansión en distintas etapas, escalonamientos, con el fin de
obtener un mejor rendimiento de la operación.
Si sólo se realizase la expansión en una etapa las grandes
deflexiones a que tendría que estar sometido el fluido
provocarían pérdidas inaceptables.
Sin embargo a medida que aumenta el número de
escalonamientos la máquina se encarece, por lo que hay que
buscar un buen compromiso entre rendimiento y costes.

15. Las turbinas se componen de 4 partes
principales:
1. El cuerpo del rotor
2. La carcasa
3. Las toberas
4. Los álabes
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28. 2.2.2 Escalonamiento
Objetivo: Dar a conocer al alumno la
importancia de los escalonamientos, así como
sus tipos para el funcionamiento eficaz de la
turbina.
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29. Su función principal es aumentar la potencia sin
aumentar el caudal, ni el tamaño de la máquina
ni del generador de vapor.
Sin embargo, con velocidades de rotación fijas
implica mayores diámetros y el tamaño excesivo
de la turbina.
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30. Se apela entonces a la situación de dividir el salto
entálpico a dos o más etapas, lo que se denomina
escalonamiento.
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31. Tipos de escalonamiento:
Los de presión (RATEAU): Desde el punto de vista
conceptual estos son los más sencillos de comprender. Se trata
simplemente de dividir el salto entálpico total disponible en n saltos más
pequeños. Es decir si el salto total es DH, entonces se
divide DH en n saltos más pequeños DHi.
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32. Para cada salto pequeño se diseña un para tobera-rodete optimizado. Es
importante recordar que si el par tobera-rodete es óptimo, el vapor sale
con un ángulo de 90º del rodete (perpendicular al rodete). Así que la
siguiente etapa de toberas-rodete parte con una tobera que admite el
vapor en forma perpendicular. Esto se ilustra en la siguiente figura.
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33. Los de velocidad (CURTIS): En este caso la estrategia que
se adopta es diferente. Cuando la turbina de acción no opera en su punto
óptimo, ocurre que la velocidad de salida del vapor del rodete, es
excesiva. Lo que se hace entonces es tomar este vapor, hacerlo pasar por
un juego de enderezadores y reorientarlo para que entre en un segundo
rodete.
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34. Aplicaciones