 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
Turbinas de Vapor en Centrales Termosolares
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||
Figura
1. Turbina de vapor. La turbina de vapor de una planta de
cogeneración es un equipo sencillo, y como máquina industrial, es una máquina
madura, bien conocida y muy experimentada. Se conoce casi todo de ella. Más del
70 % de la energía eléctrica generada en el mundo se produce diariamente con
turbinas de vapor. La turbina es un equipo tan conocido
y tan robusto que si no se hacen barbaridades con él tiene una vida útil larga
y exenta de problemas. Eso sí hay que respetar cuatro normas sencillas: 1) Utilizar un vapor de las características
físico-químicas apropiadas. 2) Respetar las instrucciones de operación en
arranques, durante la marcha y durante las paradas del equipo. 3) Respetar las consignas de protección del
equipo, y si da algún síntoma de mal funcionamiento (vibraciones, temperaturas
elevadas, falta de potencia, etc.) parar y revisar el equipo, nunca sobrepasar
los límites de determinados parámetros para poder seguir con ella en producción
o incluso poder arrancarla. 4) Realizar los mantenimientos programados
con la periodicidad prevista. Son normas muy sencillas, y sin embargo,
casi todos los problemas que tienen las turbinas, grandes o pequeños, se deben
a no respetar alguna o algunas de esas 4 normas. Figura
2. Turbina de vapor abierta. 2. CLASIFICACION DE LAS TURBINAS DE VAPOR. Existen varias clasificaciones de las
turbinas dependiendo del criterio utilizado, aunque los tipos fundamentales que
nos interesan son: - Según el número de etapas o escalonamientos: 1) Turbinas monoetapa, son turbinas que se
utilizan para pequeñas y medianas potencias. 2) Turbinas multietapa, aquellas en las
que la demanda de potencia es muy elevada, y además interesa que el
rendimiento sea muy alto. - Según la presión del vapor de salida: 1) Contrapresión, en ellas el vapor de escape
es utilizado posteriormente en el proceso. 2) Escape libre, el vapor de escape
va hacia la atmósfera. Este tipo de turbinas despilfarra la energía pues no se
aprovecha el vapor de escape en otros procesos como calentamiento, etc. 3) Condensación, en las turbinas de
condensación el vapor de escape es condensado con agua de refrigeración. Son
turbinas de gran rendimiento y se emplean en máquinas de gran potencia. - Según la forma en que se realiza la
transformación de energía térmica en energía mecánica: 1) Turbinas de acción, en las cuales
la transformación se realiza en los álabes fijos. 2) Turbinas de reacción, en ellas
dicha transformación se realiza a la vez en los álabes fijos y en los álabes
móviles. - Según la dirección del flujo
en el rodete. 1) Axiales, el paso de vapor se
realiza siguiendo un con que tiene el mismo eje que la turbina. Es el caso más
normal. 2) Radiales, el paso de vapor se
realiza siguiendo todas las direcciones perpendiculares al eje de la turbina. - Turbinas con y sin extracción. En las turbinas con extracción se
extrae una corriente de vapor de la turbina antes de llegar al escape. 3. ESTUDIO CONSTRUCTIVO DE LOS ELEMENTOS DE LAS
TURBINAS. - Rotor, es la parte móvil de la
turbina. - Estator o carcasa, parte fija
que aloja el rotor y sirve de armazón y sustentación a la turbina. - Álabes, órganos de la turbina
donde tiene lugar la expansión del vapor. - Álabes fijos, van ensamblados
en los diagramas que forman parte del estator. Sirven para darle la dirección
adecuada al vapor y que empuje sobre los álabes móviles. - Diafragmas, son discos que van
dispuestos en el interior de la carcasa perpendicularmente al eje y que llevan
en su periferia los álabes fijos. - Cojinetes, son los elementos
que soportan los esfuerzos y el peso del eje de la turbina. Los cojinetes
pueden ser radiales, que son aquellos que soportan los esfuerzos verticales y
el peso del eje, o axiales, soportan el esfuerzo en la dirección
longitudinal del eje. - Sistemas
de estanqueidad, son aquellos sistemas de cierre situados a ambos extremos del
eje de la turbina que evitan que escape el vapor de la turbina. 1) Sellados del rotor, son elementos
mecánicos que evitan que escape vapor de la turbina al exterior, por los lados
del eje en las carcasas de alta y de media presión y además evitan la entrada
de aire en las carcasas de baja presión. Pueden ser de metal o de grafito.
Normalmente en las máquinas de gran potencia los cierres son metálicos de tipo
laberinto. 2) Regulación
del sistema de sellado en una turbina de condensación. - Estanqueidad
interior, son los mecanismos que evitan la fuga de vapor entre los álabes
móviles y fijos en las etapas sucesivas de la turbina. 4. CIRCUITO DE VAPOR Y CONDENSADO. Descripción del circuito de vapor a
través de una turbina. - Turbinas de contrapresión. - Turbinas de condensación. - Turbinas de extracción y condensación. a) Válvulas de parada, actúan por
seguridad de la turbina y en situaciones de emergencia. Tienen la misión de
cortar el flujo de vapor de entrada. b) Válvulas de control y regulación,
válvulas de vapor de entrada que proporcionan el caudal de vapor deseado para
dar la potencia requerida por la turbina. Sistemas de vacío y condensado en
turbinas de condensación. - Condensador, su función es
establecer el mayor vacío posible eliminando el calor de condensación del vapor
de agua. - Eyectores,
se encargan de eliminar los gases incondensables que hay en el
condensador, procedente de las fugas de aire y de los gases disueltos en el
condensado, etc. - Bombas de condensado, tienen por misión
desalojar el condensado producido en el escape de la turbina. Problemas si el
nivel de condensado es demasiado alto y no quedan tubos libres para condensar
el vapor. - Purgas de condensado del cuerpo de la
turbina y líneas de vapor de entrada y salida, sistema que permite la
eliminación del condensado de equipo y líneas cuando la turbina está en
situación de parada y puesta en marcha. 5. SISTEMAS DE ACEITE DE LA TURBINA. Este sistema tiene dos misiones
fundamentales en las turbinas de vapor: una como elemento hidráulico del
sistema de regulación de la turbina, para accionamiento de servomotores y otros
mecanismos y otra como elemento lubricante de las partes móviles, como
cojinetes, reductores, etc.
1) Ejemplo de sistemas de aceite en una
turbina de contrapresión. - Sistema de aceite de
lubricación. - Sistema de aceite de
mando y regulación. - Bomba auxiliar de aceite
o bomba de puesta en marcha. - Bomba incorporada o
bomba principal de aceite. Accionada por el eje de la turbina. 2) Ejemplo de sistema de aceite en una turbina
de condensación. -
Sistema de aceite de lubricación. -
Sistema de aceite de mando o regulación. -
Sistema de aceite primario. -
Sistema de aceite de cierre rápido o seguridad. Equipos principales de los sistemas
de aceite. 1) Tanques de aceite. 2) Bombas de aceite, principal y reserva. 3) Refrigerantes de aceite. 4) Filtros de aceite. 5) Calentador de aceite. Termostato de alta y
baja temperatura. 6) Extractor de gases de aceite. 7) Equipos de purificación de aceite. b) Turbinas de pequeña y mediana potencia. Normalmente
la válvula de parada de emergencia y de regulación de entrada de vapor es
la misma. Regulación por estrangulación o
laminación. c) Turbinas de gran potencia. En
ellas, las válvulas de parada y de regulación son independientes entre sí. d) Regulación por variación del grado de admisión
o del número de toberas de entrada. Regulación de velocidad en una
turbina de extracción y condensación. e) Aumento de potencia sin modificar el
caudal de extracción. Cualquier aumento o disminución de potencia demandada
por la turbina se traduce en un aumento o disminución del caudal que pasa a
través de ella cumpliéndose en cada caso que el caudal que aumenta o disminuye
a través de las válvulas de entrada de vapor del cuerpo de alta es el mismo que
aumenta o disminuye a través de las válvulas del cuerpo de baja, permaneciendo
constante el caudal de extracción. f) Aumento del caudal de
extracción permaneciendo constante la potencia de la turbina. Cualquier
aumento del caudal de extracción demandado por el proceso se traduce por un
aumento del caudal a través de las válvulas del cuerpo de alta y una
disminución del caudal a través de las válvulas del cuerpo de baja, cumpliéndose
en cada caso que el aumento de potencia que da el cuerpo de alta presión es
compensado por una disminución de potencia en el cuerpo de baja presión,
permaneciendo constante la potencia total de la turbina. 7. DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD EN LAS TURBINAS DE VAPOR. Son mecanismos que protegen a la
turbina contra anomalías propias de la máquina, del proceso o bien de la
máquina arrastrada por la turbina. 1) Ejemplos de disparo en turbinas de
contrapresión. - Disparo
por sobre velocidad. Evita el empalamiento de la turbina al faltarle la
carga que arrastra. - Disparo
por baja presión de aceite de lubricación. Protege a la máquina para evitar
el roce entre el eje y el estator. - Disparo
manual de emergencia. Para que el operador pueda parar a voluntad la
máquina ante cualquier anomalía, como pueden ser vibraciones o ruidos
anormales, fuga de aceite al exterior, etc. 2) Ejemplos de disparo en turbinas de gran potencia
(condensación). - Dispositivo
de disparo de aceite del cierre rápido. Dispositivo mecánico sobre el que
actúan los siguientes disparos mecánicos de la turbina. b) Disparo manual de la turbina. c) Disparo por desplazamiento axial. - Dispositivo
de disparo por falta de vacío. Dispositivo mecánico que dispara la máquina
al subir la presión de escape de vapor en el condensador. - Dispositivo
de disparo a distancia mediante válvula electromagnética. De este
dispositivo de disparo cuelgan todas aquellas seguridades de la máquina, del
proceso o de la máquina arrastrada. A la válvula electromagnética le llega una
señal eléctrica que energiza una válvula solenoide que enviara al tanque el
aceite del cierre rápido cerrando las válvulas de parada y de regulación de
vapor de la turbina. Entre los
disparos mencionados que afectan a este dispositivo están: a) Paros manuales a distancia desde el
panel principal y local. b) Baja presión de aceite de lubricación. c) Baja temperatura del vapor de
entrada a al turbina. d) Baja presión del vapor de 100 a la
turbina. e) Disparo por alto valor de vibraciones y
de desplazamiento axial. f) Disparos de la máquina arrastrada
que también paran la turbina. g) Disparo por bajo nivel de aceite
de sello a los cierres del compresor. h) Disparo por altos niveles de
líquido en los depósitos de aspiración del compresor.
a) Válvula de seguridad del condensador. b) Válvulas de seguridad de la línea de
extracción. |
|||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||
