PROFESOR: Ing. Manuel Kurokawa G.

Es una turbomquina o motor de combustin externa en el cual se aprovecha el fenmeno de expansin del vapor de agua, previamente producido en un caldero exterior, en energa mecnica a travs de un intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido de trabajo y el rodete, rgano principal de la turbina, que cuenta con palas o labes los cuales tienen una forma particular para poder realizar el intercambio energtico.

El ejemplo ms antiguo de la propulsin por vapor puede ser encontrado en un egipcio llamado Hero en 150 A.C.Hero invent un juguete que rotaba en la parte superior de una olla hirviendo debido al efecto del aire o vapor caliente saliendo de un recipiente con salidas organizadas de manera radial en un slo sentido.

La primera turbina de vapor tipo industrial, fue la desarrollada por De Laval hacia mediados del siglo XIX, la que aprovechaba la energa cintica del vapor para impulsar un rotor que tenia una serie de paletas sobrepuestas sobre su superficie mientras que el vapor era acelerado y guiado a travs de un boquerel.

Posteriormente, De Laval, con el fin de mejorar su primer diseo, coloc varios boquereles, tratando de cubrir en mejor forma el rotor.

En ambos diseos el vapor empleado se dispersaba en la atmsfera; para recuperarlo se ide un carcaza para as poderlo guiar hacia un condensador; a su vez fue necesario variar la posicin de las paletas en el rotor en algunos casos para darle sentido axial al vapor y adems el boquerel vari su forma circular, llamndose ahora, tobera o simplemente estator. Las paletas del rotor se conocen actualmente como alabes mviles.

El vapor de agua se expansiona en una tobera, durante la cual se obtiene energa cintica; luego el chorro de alta velocidad pasa por las paletas o alabes de la turbina que estn diseados para cambiar la cantidad de movimiento de la corriente; dicho cambio produce una fuerza impulsora (energa mecnica)

Por tanto en toda turbina de vapor existirn dos partes fundamentales:

1.- DISPOSITIVO DE EXPANSIN: Siempre constituido por una o varias TOBERAS en reposo o directrices y en el que la energa de presin del vapor se transforma en energa cintica.2.- RODETE O RUEDA GIRATORIA:Provisto de alabes en su periferia, sobre los cuales incide el chorro de vapor; el rodete adquiere energa de movimiento por cesin de la energa cintica del vapor procedente de las toberas , cambiando la direccin y velocidad de dicho vapor.

Las turbinas de vapor se emplean principalmente en las centrales elctricas de generacin de energa elctrica, cuyos componentes principales son:Caldera: su funcin es la de generar el vapor necesario para el funcionamiento de la turbina.Turbina: es la encargada de utilizar la energa del vapor de la caldera y transformarla en trabajo til para mover un generador elctrico.Condensador: se emplea para condensar el vapor que sale de la turbina.Bomba: usada para alimentar la caldera con el agua que proviene del condensador.

1.- POR LA DIRECCIN DEL MOVIMIENTO DE VAPOR EN RELACIN CON EL RODETE .-Turbinas axialesTurbinas radialesTurbinas tangenciales2.- POR EL NMERO DE RODETES.-Turbinas de un solo rodeteTurbinas de varios rodetes.3.- SEGN EL NMERO DE ALABES QUE RECIBE EL VAPOR.-Turbinas de admisin totalTurbinas de admisin parcial

Centrales Termoelctricas: para la generacin de corriente elctrica debido a la facilidad de mantenimiento de la instalacin.En la industria para el accionamiento de bombas centrfugas, ventiladores y otras mquinas y equipos.En el accionamiento de barcos, con el inconveniente de la inversin de marcha y el excesivo consumo de vapor a bajas velocidades.

TURBINA A GAS MODERNA

Una Turbina a Gas, es una turbomquina trmica motriz, que tiene como fluido de trabajo a un gas. Comnmente se habla de las turbinas a gas por separado de las turbinas ya que, aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso, sus caractersticas de diseo son diferentes, y, cuando en estos trminos se habla de gases, no se espera un posible cambio de fase, en cambio cuando se habla de vapores s.

Una turbina de gas simple est compuesta de tres secciones principales: un compresor, un quemador (la cmara de combustin) y una turbina de potencia. Las turbinas de gas operan en base a el principio del ciclo Brayton, en donde aire comprimido es mezclado con combustible y quemado bajo condiciones de presin constante. El gas caliente producido por la combustin se le permite expanderse a travs de la turbina y hacerla girar para llevar a cabo trabajo. En una turbina de gas con una eficiencia del 33%, aproximadamente 2/3 del trabajo producido se usa comprimiendo el aire. El otro 1/3 est disponible para generar electricidad, impulsar un dispositivo mecnico, etc.

Cmara de combustinInyector de combustibleGas calienteTurbinaBoquilla exteriorCompresoraAire PrimarioAire Secundario

El ciclo Brayton de aire normal, es el ciclo ideal de una turbina de gas simple. El ciclo abierto de una turbina de gas simple, que utiliza un proceso de combustin interna se puede observar en la grfica siguiente. Cabe anotar que tambin existe un ciclo cerrado terico de una turbina de gas simple.

En Aeronatica: En la fabricacin de las turbohlices y turboreactores o turbojet.En la Marina: por su alta relacin potencia/peso.En automviles: aprovechamiento de los gases de escape.En Ferrocarriles.

En centrales termoelctricas: pra la produccin de energa elctrica.ventajas:Inversin inicial baja, tiempo de instalacin reducida, son adecuados para trabajar con factores de carga pequeos (como plantas de punta o como plantas de reserva), puesta en marcha rpida, flexibilidad en la operacin, tiene control automtico total, reducido espacio, reducido gasto de operacin y mantenimiento, necesita poco agua para su refrigeracin.desventajas:Calidad y alto consumo de combustible, baja eficiencia, perdida de potencia en ciudades de altura, vida econmica aproximada de 15 aos.

VENTAJAS:Arranque rpidoNo necesita agua de refrigeracinEs bastante compactaSe requiere un mnimo de personal de servicio y mantenimientoCostos iniciales bajosTrabaja a muy altas temperaturasDESVENTAJASPotencia limitadaEficiencias bajasEs bastante sensible a las condiciones ambientalesTiempo de vida relativamente baja