CFE Turbina de vapor

Física Para Todos

22 Feb 201807:48

Summary

TLDREl video describe el funcionamiento de una turbina de vapor en una central termoeléctrica, explicando cómo el vapor generado en la caldera se convierte en trabajo mecánico y luego en energía eléctrica. Se detallan los componentes clave, como la carcasa, el rotor, las paletas y los álabes, así como el proceso de recalentamiento del vapor y las distintas etapas de alta, intermedia y baja presión. También se mencionan los mecanismos de control y seguridad, incluyendo válvulas de admisión y de emergencia, además del condensador que transforma el vapor en agua.

Takeaways

🚂 La turbina de vapor convierte la energía del vapor en trabajo mecánico para generar electricidad en una central termoeléctrica.
💨 El vapor se expande a través de una tobera y dirige un chorro de alta velocidad hacia las paletas montadas en una rueda, produciendo movimiento.
🛠️ El rotor es la parte móvil de la turbina que contiene las ruedas con paletas, mientras que las toberas fijas están montadas en la carcasa, que minimiza la pérdida de vapor.
🔧 La carcasa sostiene los álabes estacionarios, que guían el flujo de vapor hacia las paletas rotatorias para maximizar la eficiencia del proceso.
🔥 El vapor pierde potencia al atravesar las diferentes hileras de álabes, lo que reduce su presión y temperatura en el escape en comparación con la inyección.
🌀 Las turbinas se agrupan en componentes de alta, media y baja presión para aprovechar al máximo la energía contenida en el vapor.
⚙️ En las centrales termoeléctricas, las turbinas están agrupadas en tándem, trabajando en conjunto en la misma flecha para maximizar la eficiencia.
🌡️ El recalentamiento en frío regresa el vapor a la caldera para restaurar su temperatura antes de que pase por la turbina de presión intermedia.
🔄 Las fuerzas de empuje generadas por el vapor en las turbinas de alta y media presión son opuestas, pero no iguales, lo que requiere un cuidadoso control del diseño.
💧 El vapor de baja presión se descarga en un condensador, donde se transforma nuevamente en agua para completar el ciclo.

Q & A

¿Qué es una turbina de vapor y cuál es su función en una central termoeléctrica?
-La turbina de vapor es una máquina que convierte la energía del vapor proveniente de la caldera en trabajo mecánico, que se utiliza para mover un generador eléctrico y transformar el trabajo en energía eléctrica en una central termoeléctrica.
¿Cómo se logra que la energía del vapor se convierta en trabajo mecánico dentro de la turbina?
-El vapor es alimentado a la turbina a través de una tobera donde se expande y se convierte en un chorro de vapor a gran velocidad. Este chorro actúa sobre las paletas montadas en una rueda, impulsándola y produciendo el movimiento del rotor.
¿Cuál es la función de la carcasa de la turbina?
-La carcasa es una cubierta envolvente que actúa como barrera de presión, minimiza la pérdida de vapor y dirige el flujo de energía de manera eficiente. También soporta los anillos de álabes estacionarios que guían el flujo de vapor contra los álabes rotatorios.
¿Qué sucede con la presión y temperatura del vapor al pasar por la turbina?
-Conforme el vapor choca con las hileras de álabes, su presión y temperatura disminuyen en comparación con las condiciones en las que fue inyectado. Esto permite aprovechar al máximo la energía contenida en el vapor.
¿Cómo se agrupan las turbinas según la presión del vapor?
-Las turbinas se agrupan por componentes de alta presión, presión intermedia y baja presión. Estas turbinas suelen trabajar en conjunto sobre el mismo eje para aprovechar eficientemente la presión del vapor.
¿Qué es el recalentado en frío y cuál es su función?
-El recalentado en frío es una etapa en la que el vapor es devuelto a la caldera para ser recalentado a su temperatura original antes de ser enviado al componente de presión intermedia. Esto ayuda a mejorar la eficiencia del sistema.
¿Qué fuerza se genera al expandirse el vapor en la turbina de alta presión y presión intermedia?
-Cuando el vapor se expande y empuja los álabes, se genera un empuje en el rotor. En el caso de la turbina de alta presión y presión intermedia, se generan empujes en direcciones opuestas, aunque no siempre son iguales.
¿Qué función tienen las válvulas interceptoras de admisión?
-Las válvulas interceptoras de admisión se activan en caso de que la turbina exceda su velocidad, cortando el suministro de vapor recalentado al componente de presión intermedia y a la turbina de baja presión para evitar daños.
¿Cómo se descarga el vapor de la turbina de baja presión?
-El vapor de la turbina de baja presión se descarga en un condensador, donde se transforma nuevamente en agua. Este proceso permite aprovechar la energía restante del vapor.
¿Cuál es la función del cilindro interior en las turbinas de alta y baja presión?
-El cilindro interior sostiene los anillos porta-álabes estacionarios y las guías de flujo, asegurando el alineamiento adecuado y resistiendo los efectos térmicos del vapor, permitiendo un funcionamiento eficiente de la turbina.

Outlines

00:00

🚂 Funcionamiento básico de la turbina de vapor en una central termoeléctrica

La turbina de vapor convierte la energía del vapor de una caldera en trabajo mecánico, el cual se usa para mover un generador eléctrico y producir energía eléctrica. El vapor se alimenta a la turbina a través de una tobera que lo expande, creando un chorro de vapor de alta velocidad que impacta una paleta montada en una rueda, lo que genera movimiento. El rotor, parte móvil de la turbina, monta las ruedas con paletas y toberas, mientras que las toberas fijas están en la carcasa, una cubierta envolvente que dirige eficientemente el flujo de vapor y soporta anillos de álabes estacionarios que orientan el vapor hacia los álabes rotatorios. El vapor pierde potencia al chocar con los álabes, lo que disminuye su presión y temperatura a la salida. Las turbinas pueden agruparse según la presión del vapor (alta, intermedia y baja) para optimizar el uso de la energía contenida en el vapor.

05:01

💨 Proceso de recalentamiento y control en turbinas de alta y baja presión

Las turbinas de alta y presión intermedia están combinadas en una sola carcasa. El vapor de alta presión primero entra a la turbina y se dirige al componente de alta presión. Luego, en lugar de pasar directamente al componente de presión intermedia, el vapor se devuelve a la caldera para recalentarlo, proceso conocido como 'recalentado en frío'. El vapor recalentado entra al componente de presión intermedia, que tiene un flujo en dirección opuesta al del componente de alta presión. Durante la expansión del vapor, se genera una fuerza o empuje sobre el rotor en ambas direcciones (alta y presión intermedia), pero no son iguales, lo que requiere extracciones controladas y un diseño cuidadoso de los componentes. El vapor restante se usa en la turbina de baja presión, que, al igual que la de alta, tiene un cilindro interior y exterior con sellos flexibles que permiten resistir la expansión térmica.

Mindmap

Keywords

💡Turbina de vapor

La turbina de vapor es una máquina que convierte la energía del vapor en trabajo mecánico. En el contexto del video, se explica cómo el vapor, proveniente de la caldera, se dirige a través de la turbina para mover un generador eléctrico y producir energía. La turbina de vapor es esencial en las centrales termoeléctricas.

💡Caldera

La caldera es el componente que genera vapor a partir de agua mediante la quema de combustible. Este vapor alimenta la turbina para generar trabajo mecánico. En el video, la caldera es el origen del vapor que impulsa la turbina y es fundamental para el funcionamiento de la central termoeléctrica.

💡Generador eléctrico

El generador eléctrico transforma el trabajo mecánico producido por la turbina en energía eléctrica. En el video, se describe cómo el movimiento del rotor de la turbina impulsa al generador para producir electricidad, siendo el objetivo final del proceso en una central termoeléctrica.

💡Álabes

Los álabes son las paletas que se montan en el rotor de la turbina y reciben el impacto del vapor, lo que genera el movimiento rotatorio. El video menciona cómo el vapor golpea los álabes, haciéndolos girar, lo cual es clave para la conversión de energía del vapor en trabajo mecánico.

💡Carcasa

La carcasa es la estructura envolvente de la turbina que actúa como una barrera de presión y minimiza la pérdida de vapor. Además, sostiene componentes como los álabes estacionarios. En el video, la carcasa guía el flujo de vapor eficientemente, asegurando el funcionamiento óptimo de la turbina.

💡Recalentado

El recalentar es el proceso por el cual el vapor, tras salir de la turbina de alta presión, es regresado a la caldera para elevar nuevamente su temperatura. En el video, se describe cómo este vapor recalentado se utiliza para maximizar la eficiencia del sistema al ingresar nuevamente en la turbina de presión intermedia.

💡Válvulas de admisión

Las válvulas de admisión controlan la entrada del vapor en la turbina. En el video, se explica que estas válvulas regulan el flujo de vapor y están controladas de manera electrohidráulica desde el cuarto de control. Son esenciales para iniciar el proceso de generación de energía y para la seguridad del sistema.

💡Rotor

El rotor es la parte móvil de la turbina que lleva montados los álabes y es el encargado de convertir el flujo de vapor en movimiento rotacional. En el video, se detalla cómo el rotor gira al recibir la fuerza del vapor, permitiendo que el generador eléctrico produzca electricidad.

💡Condensador

El condensador es el dispositivo que convierte el vapor que sale de la turbina de baja presión nuevamente en agua. En el video, se menciona cómo el vapor se descarga en el condensador, cerrando el ciclo del vapor al devolverlo al estado líquido, lo cual es crucial para la reutilización del agua en el sistema.

💡Presión del vapor

La presión del vapor es la fuerza con la que el vapor se mueve a través de las turbinas. En el video, se explica que las turbinas se dividen en alta, media y baja presión, lo que permite optimizar el uso de la energía contenida en el vapor en cada etapa del proceso de generación de energía.

Highlights

La turbina de vapor convierte la energía del vapor en trabajo mecánico en una central termoeléctrica.

El trabajo mecánico generado por la turbina mueve un generador eléctrico que transforma la energía en electricidad.

El vapor entra a la turbina a través de una tobera, expandiéndose y obteniendo un chorro de vapor a gran velocidad.

Las toberas están montadas en la carcasa de la turbina, dirigiendo el flujo de vapor hacia las paletas montadas sobre la rueda.

El rotor es la parte móvil de la turbina, que lleva montadas las ruedas con paletas y toberas.

La carcasa minimiza la pérdida de vapor y soporta los anillos de álabes estacionarios que dirigen el flujo de vapor.

El vapor pierde potencia al chocar con las diferentes hileras de álabes, reduciendo la presión y la temperatura.

Las turbinas se agrupan en alta presión, presión intermedia y baja presión para maximizar el uso de la energía del vapor.

La turbina compuesta en tándem combina varios componentes que trabajan sobre la misma flecha para mejorar la eficiencia.

El vapor recalentado es alimentado nuevamente a la caldera antes de ingresar a la etapa de presión intermedia.

El rotor de la turbina está compuesto de un eje de aleación metálica capaz de soportar altas temperaturas.

Las válvulas de admisión controlan el flujo de vapor a la turbina, controladas de manera electrohidráulica desde el cuarto de control.

Las válvulas interceptoras cortan el suministro de vapor en caso de exceso de velocidad en la turbina.

El vapor en la etapa de baja presión impulsa la turbina antes de ser descargado en el condensador, donde se transforma en agua.

La carcasa de la turbina de baja presión está diseñada para sostener el peso de toda la turbina y transferir las cargas a los cimientos.