Descubre en este artículo qué es una turbina de vapor, qué tipos existen, cómo funciona, cuál es su historia y qué usos se le da en la actualidad.
Qué es una turbina de vapor
Se conoce como turbina de vapor a una turbo maquina motora encargada de transformar energía de vapor (por flujo) en energía mecánica.
Esta transformación generada por la energía de vapor ocurre a través de un intercambio de la cantidad de movimiento entre el vapor y el rodete de la turbina, entendemos que el rodete viene siendo el órgano principal de la misma.
El rodete cuenta con unas palas especiales de forma particular que son precisas para hacer el trabajo de intercambio energético.
Como ya mencionamos, dentro de la turbina se transforma la energía interna del vapor en energía mecánica. Esta se transmite a un generador, que termina produciendo electricidad.
Podríamos dividir la turbina en dos partes bastante distintivas, como lo son: el rotor y el estator.
El rotor está formado por ruedas unidas al eje, que forman la parte móvil de la turbina de vapor. El estator también está formado por ruedas, pero estas están particularmente unidas a la carcasa de la turbina.
Clasificación de las turbinas de vapor
La turbina de vapor está fabricada en muchos tamaños, por lo que tenemos una variedad. Existen turbinas que van desde 1HP (0.75 kW), y que se utilizan para accionar bombas y otros equipos, y turbinas de 2,000,000 HP (1,500,000 kW) que son utilizadas para generar electricidad.
Las turbinas de vapor también se clasifican por su grado de reacción, en ese caso tenemos:
1. Turbinas de acción: Son usadas en los álabes directores o las toberas de inyección si se trata de la primera etapa de un conjunto de turbinas. Estos elementos siempre se encuentran sujetos al estator.
En el paso del vapor por el rotor la presión se mantendrá constante y encontraremos una notable reducción de la velocidad.
2. Turbinas de reacción: En ellas, el vapor puede realizarse tanto en el rotor como en el estator, cuando este salto ocurre únicamente en el rotor la turbina es conocida por el nombre de reacción pura neta.
Cómo funciona una turbina de vapor
Dentro de la turbina de vapor se encuentran unos tubos llamados toberas, el vapor que es generado en estos va llegando hasta la parte de la turbina que golpea las paletas. Al ser golpeadas las paletas, se gira la turbina y su eje.
Al eje de las turbinas se les conoce por el nombre de rotor. Existe también una fila de paletas dentro de la turbina que tiene por nombre carrete.
En el mismo momento que el vapor escapa o sale de la turbina, este pierde su fuerza, además de parte de su calor.
Aun así, el vapor que vaya quedando a la salida se aprovecha gradualmente convirtiéndose en líquido. Así se transforma de gas a líquido.
Este líquido es aprovechado llevándose de vuelta a la caldera de la turbina, se calienta y se vuelve a usar. De esta forma se repite el proceso vez tras vez.
El vapor de la turbina de vapor se condensa en algo llamado condensador, que no es más que tubos con agua fría. en este caso, el vapor entra a la turbina y al tener contacto con el agua fría llega a condensarse.
Pero al estar anteriormente en temperaturas tan calientes, este vapor condensado se vuelve líquido caliente, y llega así a la caldera, eso hace que sea mucho más sencillo y que se gaste menos energía.
Las turbinas en su funcionamiento a veces necesitan mejorar su rendimiento, para esto suelen colocarse en su eje dos o tres turbinas más, el vapor golpea una a una las turbinas hasta que logra salir.
Historia de la turbina de vapor
Las turbinas de vapor fueron creadas en la década de 1880, siendo construidas las primeras, de forma separada, por el inglés Charles A. Parsons y el sueco Carl Gustav de Laval.
Tanto Parsons como Laval destacaron por crear un tipo distinto de turbina de vapor.
Desde entonces las turbinas de vapor no han dejado de avanzar, su evolución nos ha ayudado, y esta sigue siendo progresiva en gran medida.
Una de las cosas que ha facilitado la mejoría de las turbinas de vapor es que la calidad de los materiales con las que son construidas también ha ido mejorando.
Esto materiales han llegado al punto de resistir presiones de 35 Mega Pascales, y temperaturas tan calientes como de unos 600 grados centígrados.
Aplicaciones de las turbinas de vapor
Al ser tan versátiles, las turbinas de vapor llegan a tener muchas aplicaciones.
Por ejemplo, han servido desde sus inicios para motores de embarcaciones que requieren mucha potencia. De acuerdo con los registros, el primer barco que usó una turbina de vapor lo hizo en 1895, y era específicamente una Turbina de Parsons.
Además, dentro de la industria de las turbinas de vapor, se puede notar como se utilizan estas principalmente en las bombas y compresores.
Sin embargo la aplicación más destacable e importante de las turbinas de vapor es la generación de energía eléctrica, cuya demanda no deja de crecer. Según estudios un 75% de la energía eléctrica que se consume en el mundo es producida por turbinas de vapor.
Por otro lado, las turbinas de vapor son usadas en las centrales de carbón, biomasa, gas (centrales térmicas), e incluso en las centrales nucleares.
En la actualidad, hay aplicaciones industriales en las que se usan turbinas de gas de combustión interna. Estas, trabajan a temperaturas bastante elevadas, con gases desde 1000 hasta 1300 grados centígrados. Estas últimas son las turbinas de uso aeronáutico.
