Turbinas de vapor: tipos, caracteristicas y clasificacion

Las turbinas de vapor son maquinas que transforman en energía mecánica, la energía contenida en el vapor; sus características quedan definidas por el sistema de descarga de vapor y pueden clasificarse como:

• Turbinas de acción; la caída de presión se efectúa de una sola vez, en las toberas o álabes directores antes de entrar en la corona de álabes. Toda la energía potencial disponible se transforma en energía cinética, antes de entrar en el rodete.
• Turbinas de reacción; solo parte de la expansión se efectúa en las toberas antes de entrar en el rodete. El resto de la expansión se efectúa mientras atraviesa la corona de álabes.

Los valores que determinan las características de una turbina son: 

• Consumo o caudal de vapor.
• Presión de admisión en la turbina (normal y máxima).
• Presión de condensación o de descarga.
• Potencia suministrada por la maquina.
• Velocidad de rotación.

 La clasificación de las turbinas, también se puede realizar en función de las condiciones del escape; según esto, se diferencian en:

• Turbinas de condensación.
• Turbinas de contrapresión.
• Turbinas mixtas (derivación y condensación).

Todos estos equipos disponen de un regulador de velocidad, cuyas características dependen del tamaño de la turbina, esta regulación puede llevarse a cabo por:

• Parcialización; cerrando válvulas de paso de vapor a un cierto n° de toberas o escalones. 
• Estrangulación; cerrando más o menos la válvula de admisión de vapor.

La variación del caudal de vapor en la admisión de una turbina origina una variación del par, es decir, de la velocidad de giro y consecuentemente de la potencia.

Para evitar una pérdida de carga por laminado, las toberas de la primera etapa de las turbinas multietapas, se distribuyen en varios grupos, cada uno servido por una válvula, que asegura una regulación simplificada. Estas válvulas se abren según la carga sobre el eje. La regulación automática se realiza según uno de los principios siguientes:

• Regulación centrífuga; según la velocidad del eje principal o de otro anexo, los contrapesos se alejan o se acercan del eje y, mediante un movimiento articulado, hacen deslizar las bielas que actúan sobre la válvula de admisión de vapor. Este dispositivo se utiliza principalmente en las turbinas pequeñas.
• Regulación hidráulica; una bomba de aceite accionada por la turbina transforma las variaciones de velocidad en variaciones de presión, que se utilizan para actuar sobre las válvulas de admisión.
• Regulación indirecta; en las Instalaciones industriales, donde la turbina mueve una bomba o compresor, es más interesante comprobar la presión de impulsión de estos aparatos, que la velocidad del eje de la turbina. Se utiliza directamente el control de presión en la válvula de admisión de vapor.

Además del regulador ya citado, todas las turbinas disponen de un regulador de velocidad, que detiene la turbina, en el caso de que su velocidad supere el 15 o 20% de su valor nominal.

Con el fin de aumentar su campo de potencia, ciertas turbinas pueden ser equipadas con toberas manuales de sobrecarga, que se mantienen cerradas en servicio normal.

Las turbinas de una sola etapa, llamadas turbinas «process», se utilizan para accionar bombas de emergencia. Su potencia puede alcanzar los 1 520 CV, con velocidades de 600 a 7 000 r.p.m. Estas turbinas no son de condensación y utilizan vapor de alta presión.

Las turbinas de varias etapas se reservan para cargas importantes; mueven los generadores y los grandes compresores centrífugos. Generalmente son de condensación. Se necesitan juntas de estanqueidad entre las diferentes etapas.

En algunos casos se dispone un recalentador para incrementar la energía del vapor entre dos etapas, con el fin de aumentar la energía potencial del conjunto y mejorar el rendimiento de la turbina.

El empleo de uno u otro tipo de turbina, será determinado por el balance del excedente de vapor de alta o baja presión de la planta.