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 más
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 más 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 más 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 está 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 baterías.
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 oleo
hidráulicamente 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 está 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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