Partes
de una Turbinas de Vapor
La
turbina se
compone de tres partes principales:
-El cuerpo del
rotor, que contiene las coronas
giratorias de alabes.
-La carcasa,
conteniendo las coronas fijas de toberas.
-Alabes.
Además, tiene una serie de elementos
estructurales, mecánicos y auxiliares,
como son cojinetes, válvulas de regulación, sistema de lubricación,
sistema de
refrigeración, virador, sistema de control, sistema de extracción de
vahos, de
aceite de control y sistema de sellado del vapor.
El rotor:
El rotor de una turbina de acción es de acero
fundido con ciertas
cantidades de Níquel o cromo para darle tenacidad al rotor, y es de
diámetro
aproximadamente uniforme. Normalmente las ruedas donde se colocan los
alabes se
acoplan en caliente al rotor. También se pueden fabricar haciendo de
una sola
pieza forjada al rotor, maquinando las ranuras necesarias para colocar
los
alabes.
Los alabes se realizan de
aceros inoxidables, aleaciones de cromo-hierro, con las curvaturas de
diseño
según los ángulos de salida de vapor y las velocidades necesarias. Son
criticas
las últimas etapas por la posibilidad de existencia de partículas de
agua que
erosionarían a los alabes. Por ello se fija una cinta de metal satélite
soldado
con soldadura de plata en el borde de ataque de cada alabe para
retardar la
erosión.
La carcasa:
La carcasa se divide en dos
partes: la parte inferior, unida a la bancada y la parte superior,
desmontable
para el acceso al rotor. Ambas contienen las coronas fijas de toberas o
alabes
fijos. Las carcasas se realizan de hierro, acero o de aleaciones de
este,
dependiendo de la temperatura de trabajo, obviamente las partes de la
carcasa
de la parte de alta presión son de materiales mas resistentes que en la
parte
del escape. La humedad máxima debe ser de un 10% para las últimas
etapas.
Normalmente se encuentra
recubierta por una manta aislante que disminuye la radiación de calor
al
exterior, evitando que el vapor se enfríe y pierda energía disminuyendo
el
rendimiento de la turbina. Esta manta aislante suele estar recubierta
de una
tela impermeable que evita su degradación y permite desmontarla con
mayor
facilidad.
Alabes:
Los alabes fijos y móviles se
colocan en ranuras alrededor del rotor y carcasa. Los alabes se pueden
asegurar
solos o en grupos, fijándolos a su posición por medio de un pequeño
seguro, en
forma perno, o mediante remaches. Los extremos de los alabes se fijan
en un
anillo donde se remachan, y los mas largos a menudo se amarran entre si
con
alambres o barras en uno o dos lugares intermedios, para darles rigidez.
Válvula de regulación:
Regula el caudal de entrada a
la turbina, siendo de los elementos mas importantes de la turbina de
vapor. Es
accionada hidráulicamente con la ayuda de un grupo de presión de aceite
(aceite
de control) o neumáticamente. Forma parte de dos lazos de control: el
lazo que
controla la velocidad de la turbina y el lazo que controla la carga o
potencia
de la turbina.
Cojinetes de apoyo, de bancada
o radiales:
Sobre ellos gira el rotor.
Suelen ser de un material blando, y recubiertos de una capa lubricante
que
disminuya la fricción. Son elementos de desgaste, que deben ser
sustituidos
periódicamente, bien con una frecuencia establecida si su coste es bajo
respecto de su producción, o bien por observación de su superficie y
cambio
cuando se encuentren en un estado deficiente.
Cojinete de empuje o axial:
El cojinete axial, o de empuje impide el
desplazamiento del rotor en la
dirección del eje, Evitando el empuje axial que sufre el eje por el
efecto del
vapor repercuta en el reductor, dañándolo seriamente. No se encuentra
en
contacto con el eje si no que hace tope con un disco que forma parte
solidaria
con el eje.
El cojinete está construido en
un material blando y recubierto por una capa de material que disminuya
la
fricción entre el disco y el cojinete. Además, debe encontrarse
convenientemente lubricado.
Para comprobar el estado de
ese cojinete, además de la medida de la temperatura y de las
vibraciones del
eje, se mide de forma constante el desplazamiento axial. Si se excede
el límite
permitido, el sistema de control provoca la parada de la turbina o
impide que
esta complete su puesta en marcha.
Sistema de
lubricación:
Proporciona
el
fluido lubricante, generalmente aceite. Para asegurar la circulación
del aceite
en todo momento el sistema suele estar equipado con tres bombas:
Bomba mecánica principal: Esta
acoplada al eje de la turbina, de forma que siempre que este girando la
turbina
esta girando la bomba, asegurándose así la presión de bombeo mejor que
con una
bomba eléctrica. No obstante, en los arranques esta bomba no da presión
suficiente, por lo que es necesario que el equipo tenga al menos una
bomba
adicional
Bomba auxiliar: Se utiliza
exclusivamente en los arranques, y sirve para asegurar la correcta
presión de
aceite hasta que la bomba mecánica puede realizar este servicio. Se
conecta
antes del arranque de la turbina y se desconecta a unas revoluciones
determinadas durante el arranque, cambiándose automáticamente de la
bomba
auxiliar a la bomba principal. También se conecta durante las paradas
de la
turbina.
Bomba de emergencia: Si se
produce un problema de suministro eléctrico en la planta, esta queda
sin
tensión, durante la parada habría un momento en que las turbina se
quedaría sin
lubricación, ya que la bomba auxiliar no tendría tensión. Para evitar
este
problema, las turbinas suelen ir equipadas con una bomba de emergencia
que
funciona con corriente continua proveniente de un sistema de baterias.
Sistema de extracción de vahos:
El depósito de aceite suele estar a presión
inferior a la atmosférica para
facilitar la extracción de vapores de aceite y dificultar una posible
fuga de
aceite al exterior. Para conseguir este vacío, el sistema de
lubricación suele
ir equipado con un extractor.
Sistema de
refrigeración de aceite:
El aceite en su recorrido de lubricación se
calienta modificando su
viscosidad, y por tanto, sus características lubricantes, llegando a
degradarse
si el calor es excesivo. Para evitarlo, el sistema de lubricación
dispone de
unos intercambiadores que enfrían el aceite, estos intercambiadores
pueden ser
aire-aceite, de forma que el calor del aceite se evacua a la atmósfera,
o
agua-aceite, de forma que el calor se transfiere al circuito cerrado de
refrigeración con agua de la planta.
Sistema de aceite de control:
Cuando la válvula de regulación se acciona
oleohidraulicamente el conjunto
de turbina va equipado con un grupo de presión para el circuito de
aceite de
control. Este, debe mantener la presión normalmente entre los 50 y los
200
bares de presión hidráulica. El sistema de control gobierna la válvula
de
salida del grupo, que hace llegar al aceite hasta la válvula de
regulación de
entrada de vapor con la presión adecuada.
Sistema de
sellado de vapor:
Las turbinas de vapor están equipadas con
sellos de carbón, que se ajustan
al eje, y/o con laberintos de vapor. Con esto se consigue evitar que el
vapor
salga a la atmósfera y disminuyan la eficiencia térmica de la turbina.
Virador:
El sistema virador consiste en un motor
eléctrico o hidráulico (normalmente
el segundo) que hace girar lentamente la turbina cuando no esta 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. Si por alguna razón este
sistema se
detiene (avería del rotor, avería de la turbina, inspección interna con
desmontaje) es necesario asegurar que, antes de arrancar, estará
girando varias
horas con el sistema virador.
Compensador:
Es el elemento de unión entre la salida de la
turbina y el resto de la
instalación (generalmente las tuberías que conducen al condensador o el
propio
condensador). Ya que la carcasa de la turbina sufre grandes cambios de
temperatura, este elemento de unión es imprescindible para controlar y
amortiguar el efecto de dilataciones y contracciones
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