CFE Turbina de vapor
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
🚂 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.
💨 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
💡Caldera
💡Generador eléctrico
💡Álabes
💡Carcasa
💡Recalentado
💡Válvulas de admisión
💡Rotor
💡Condensador
💡Presión del vapor
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.
Transcripts
[Música]
la turbina de vapor es una máquina que
convierte la energía del vapor
proveniente de la caldera en trabajo
mecánico en una central termoeléctrica
este trabajo
se emplea para mover un generador
eléctrico que transforma el trabajo en
energía eléctrica para lograr que la
energía del vapor se convierta en
trabajo mecánico el vapor es alimentado
a la máquina a través de una tobera en
donde se expande obteniéndose un chorro
de vapor a gran velocidad
la tobera se encuentra fija en la
carcasa de la turbina y el chorro de
vapor se dirige en contra de una paleta
montada sobre una rueda la fuerza del
chorro actúa sobre la paleta y la
impulsa lo que produce movimiento en la
rueda el rotor
es la parte móvil de la turbina que
lleva montada en las ruedas con paletas
y toberas llamadas también a la vez las
toberas fijas están montadas sobre la
carcasa que es una cubierta envolvente
que actúa como barrera de presión y
minimiza la pérdida de vapor al mismo
tiempo que conduce el flujo de la
energía de una manera eficiente la
carcasa también soporta anillos de
alavés estacionarios que sirven para
dirigir el flujo de vapor en la
dirección adecuada contra los álabes
rotatorios además cuenta con una serie
de montajes de sellos del cuello en los
puntos por donde pasa el rotor a través
de la carcasa al pasar por la turbina el
vapor proveniente de la caldera pierde
potencia conforme va chocando con las
diferentes hileras de alavés haciéndolas
girar
de esta manera la presión y la
temperatura del vapor en el escape son
menores a la del vapor en la inyección
por esta razón las turbinas pueden ser
agrupadas por componentes para
aprovechar al máximo la energía
contenida en el vapor las turbinas y sus
componentes pueden ser clasificadas de
acuerdo a la presión de vapor que pasa a
través de ellas dividiendo las en alta
presión presión intermedia y baja
presión las turbinas utilizadas para una
central termoeléctrica son por lo
general una agrupación de distintos
componentes y turbinas que dan por
resultado una turbina compuesta en
tándem esto significa que los
componentes o turbinas trabajan en
conjunto sobre la misma flecha para
hacer más eficiente el uso de la presión
del vapor la turbina de alta presión y
presión intermedia es una combinación de
dos componentes en una sola carcasa
cuando el vapor entra a la turbina es
guiado directamente a través del
componente de alta presión pero en vez
de que el escape de vapor se ha
alimentado directamente al de presión
intermedia es regresado a la caldera
para recalentar lo a su temperatura
original a esta etapa se le conoce como
recalentado en frío el regreso del vapor
de la caldera llamado vapor recalentado
entra al componente de presión
intermedia que está diseñado para que
tenga una trayectoria en dirección
opuesta al vapor del componente de alta
presión cuando el vapor se expande al
empujar los álabes de la turbina se
impone en el rotor una fuerza o empuje
en la misma dirección del flujo de vapor
y en esta turbina se genera un empuje en
la dirección de alta presión y otro en
la de presión intermedia
aún así el que los empujes actúen en
dirección opuesta no significa que sean
iguales por lo que se requieren de
extracciones controladas y
posicionamiento de alavés estacionarios
para establecer zonas de presión así
como el cuidadoso diseño de los
componentes mismos de la turbina
finalmente el vapor extraído de este
componente es utilizado para alimentar a
la turbina de baja presión la turbina de
alta presión y presión intermedia está
compuesta por un cilindro interior y uno
exterior ambos a su vez compuestos de
cubiertas que forman una base y una tapa
máquina 2 y atornillados para mantener
un sello para vapor de alta temperatura
y presión el cilindro interior contiene
los anillos de alavés estacionarios
ensamblados para mantener el correcto
alineamiento independientemente de los
efectos térmicos del vapor las toberas y
escape de vapor del cilindro interior
están alineadas con las boquillas del
cilindro exterior y se unen a base de
sellos flexibles que permiten resistir
los efectos de la expansión
por diferencial térmico el rotor
consiste de un eje maquinado de una
aleación metálica capaz de soportar
altas temperaturas y una serie de
hileras de alavés de alta presión
presión intermedia y de control de
etapas el rotor está cargado del lado
del gobernador por un cojinete de
extensión del eje y por el lado del
generador por un cojinete de soporte del
empuje axial cuando se abren las
válvulas de admisión el vapor es
dirigido por la turbina haciendo girar
al rotor y el flujo es controlado por la
caja de vapor la válvula de marcha y las
válvulas gobernadoras estos componentes
se encuentran montados a ambos lados de
la turbina y están controlados de manera
electro hidráulica desde el cuarto de
control los componentes de admisión de
vapor recalentado incluyen válvulas
interceptoras de admisión que entran en
acción en el caso en que se presente una
situación de exceso de velocidad en la
turbina cortan el suministro de vapor
recalentado al componente de presión
intermedia
y a la vez a la turbina de baja presión
las válvulas de paro de admisión sirven
de apoyo a las válvulas interceptoras y
asisten en el control del vapor de
recalentamiento en caso de emergencia
una vez que el vapor recalentado se
descarga es alimentado a la carcasa de
baja presión por medio de unos ductos
intercomunicadores por el centro se
utiliza la presión y temperatura
restantes para impulsar una turbina de
baja presión y fluye al exterior a
través de trayectorias opuestas de
alavés el vapor crea fuerzas de empuje
sobre el rotor que al ser opuestas y
exactamente iguales se equilibran entre
sí
la turbina de baja presión también está
compuesta de carcasa exterior un
cilindro interior la guía del flujo de
admisión los anillos porta a la vez los
álabes estacionarios las guías de flujos
de descarga y el conjunto del rotor la
base del cilindro exterior ha sido
diseñada de modo de sostener el peso de
toda la turbina y transferir las cargas
a los cimientos mediante una pata
perimetral de apoyo el vapor de la
turbina de baja presión se descarga el
interior de un condensador el cual
transforma el vapor nuevamente en agua
el cilindro interior apoya a los anillos
porta a la vez y las guías de flujo de
admisión y de descarga con
características similares a la turbina
de alta presión y presión intermedia
pero con un diseño optimizado para
aprovechar al máximo las características
de alimentación de vapor en esta etapa
del proceso
[Música]
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