1. Se tiene una expansión politrópica con roce nó adiabática desde p1 hasta p2. El coeficiente de expansión politrópico es n=1,0. El trabajo t rabajo que se obtiene durante la expansión es: a) Mayor que una expansión isotérmica sin roce. r oce. b) Igual a una isotérmica sin roce. c) Menor que una expansión isotérmica sin roce. r oce. d) Igual a una politrópica sin roce con n=1,1. R espuesta spuesta:: (c) Menor que una isotérmica sin roce. En efecto se tiene que Delta U=0 (isotérmica) por lo cual Delta W = Delta Q. Al haber roce el Delta Q absorbido desde el exterior es menor que en el caso sin roce.
2. En una turbina a vapor industrial en los escalonamientos de velocidad se suele tener: a) Tobera-rodete-enderezador-rodete. Tobera-rodete-enderezador-rodete. b) Tobera-rodete-tobera-rodete Tobera-rodete-tobera-rodete c) rodete-tobera-rodete-tobera rodete-tobera-rodete-tobera d) Enderezador-rodete-tobera-rodete. Enderezador-rodete-tobera-rodete. R espuest spuesta a: (a). Es el típico escalonamiento de velocidad.
3. En las turbinas de reacción corrientes (usuales) ocurre que: a) Hay caída de presión solo en la tobera, y es la reacción del chorro sobre el rodete el que lo impulsa. b) Hay caída de presión solo en el rodete. Los elementos estáticos sirven para alimentar de vapor al sistema. c) Hay caída de presión tanto en la tobera como en el rodete. R espuesta spuesta:: (c). Si bien en la turbina con un 100% de grado de reacción sol o hay caída de presión en el rodete, la típica se construye con caída de presión tanto ta nto en el rodete como el estator.
4. ¿Cómo varia la presión y la temperatura en el escalón de acción?´
El salto de presión por escalón es aproximadamente del mismo orden de magnitud, tanto en las centrípetas como en las axiales, si bien estas son más apropiadas para grandes gastos.
5. ¿Cómo varia la presión y la temperatura en el escalón de reacción?´
6. ¿Cuál es el éxito de las turbinas multiples? Las turbinas de vapor múltiples están siendo muy utilizadas en la actualidad por su mayor aprovechamiento de la energía del fluido. Empleando un gran número de escalones, se puede reducir saltos térmicos pequeños, logrando que los rendimientos de los escalones lleguen a su máximo debido a que las paletas rotatorias obtienen ficcμ óptimas, aún a modeladas
velocidades periféricas. La disminución de la velocidad de salida del vapor y la reacción del diámetro del escalón que se debe a ello, hacen aumentar la altura de las paletas fijas y rotatorias o el grado de parcialidad en los escalones que consumen pequeños volúmenes de vapor. El logro de la parcialidad completa y de una altura suficiente de las paletas de los escalones no regulables de las turbinas múltiples es un factor importante que permite elevar el rendimiento de la turbina. En la turbina múltiple se pueden efectuar las tomas de vapor para el calentamiento regenerativo del agua de alimentación, aumentado considerablemente el rendimiento del ciclo térmico. 7. ¿En las turbinas de vapor cual es la funcion de la camara de estancamiento? Estado que obtendría un fluido en movimiento si sufriera una desaceleración adiabática reversible hasta llegar a velocidad cero.
Una cámara de remanso encargada de contener un determinado volumen de aire en las condiciones termodinámicas proporcionadas por los medios de generación de potencial de aire.
8. ¿Qué esfuerzos se producen en el álabe de la turbina de vapor? Los álabes operan solicitados a grandes esfuerzos de vibratorios para lo que requieren suficiente resistencia a fatiga. En particular, debe fabricarse con procesos cuidadosos para que soporte condiciones de desgaste y resonancia, así como funcionar óptimamente en función de las situaciones de presión, temperatura y viscosidad del fluido. La elección del perfil del álabe se realiza a partir de los valores de los ángulos obtenidos, teniendo en cuenta que:
Los álabes guía del distribuidor, cuando forman parte de los diafragmas de los escalonamientos de acción, deben resistir el empuje aplicado sobre ellos. Los álabes de la corona móvil deben resistir los esfuerzos centrífugos, la flexión producida por la acción tangencial del vapor y la fatiga debida a las vibraciones.
9. ¿Por qué el árbol de la turbina de vapor es macizo y hueco? Los ejes se dimensionan para satisfacer las condiciones exigidas por la presencia de velocidades críticas, ocasionadas generalmente por desequilibrios de los esfuerzos centrífugos, salvo en lo que concierne a los anillos fijos de los rodamientos cuyos diámetros se determinan en función de las presiones de apoyo admisibles. Los momentos de arrastre son prácticamente constantes, por lo que las vibraciones de torsión son menos peligrosas que las vibraciones de flexión. Las líneas de ejes tienen normalmente apoyos múltiples, pudiéndose considerar las velocidades críticas individuales de la turbina y del generador cuando están unidos de forma flexible. Desde un punto de vista teórico, hay que evitar la resonancia directa entre las frecuencias propias de la línea del eje y la velocidad de rotación o un múltiplo entero de ella. La frecuencia propia de vibración que corresponde a la primera velocidad crítica, se puede hallar por debajo o por encima del número de revoluciones de régimen, de donde resultan dos tipos de ejes: flexible o hipercrítico y rígido o subcrítico. El eje hipercrítico necesita menos material, es más fácil de fabricar, se calienta en el arranque de una manera más uniforme y después de pasar lo más rápidamente posible la velocidad crítica se produce una autorecuperación. El centro de gravedad del móvil tiende a acercarse al eje de rotación, lo que contribuye a reducir los riesgos de contacto con las partes fijas. En el caso de instalaciones con gran variación de velocidades (hélices marinas), conviene evitar que la velocidad
de servicio no se aproxime demasiado al segundo armónico (basta un margen del 15%). El eje subcrítico no presenta peligro desde el punto de vista de la resonancia, pero es pesado, de realización más delicada y tarda mucho en calentarse y en enfriarse. 10. ¿Cuál es la limitación de la temperatura en la Torre de enfriamiento? Cuando el agua es reutilizada, se bombea a través de la instalación en la torre de enfriamiento. Después de que el agua se enfría, se reintroduce como agua de proceso. El agua que tiene que enfriarse generalmente tiene temperaturas entre 40 y 60 ˚C.
El agua se bombea a la parte superior de la torre de enfriamiento y de ahí fluye hacia abajo a través de tubos de plástico o madera. Esto genera la formación de gotas. Cuando el agua fluye hacia abajo, emite calor que se mezcla con el aire de arriba, provocando un enfriamiento de 10 a 20˚ C.
En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeración mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre. A fin de mejorar el contacto aire-agua, se utiliza un entramado denominado “relleno”. El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores. De esta forma, se consigue un contacto óptimo entre el agua y el aire atmosférico. El relleno sirve para aumentar el tiempo y la superficie de intercambio entre el agua y el aire. Una vez establecido el contacto entre el agua y el aire, tiene lugar una cesión de calor del agua hacia el aire. Ésta se produce debido a dos mecanismos: la transmisión de calor por convección y la transferencia de vapor desde el agua al aire, con el consiguiente enfriamiento del agua debido a la evaporación. En la transmisión de calor por convección, se produce un flujo de calor en dirección al aire que rodea el agua a causa de la diferencia de temperaturas entre ambos fluido.
Alrededor del 90 % del flujo térmico es debido al fenómeno de enfriamiento por evaporación. Al entrar en contacto el aire con el agua se forma una fina película de aire húmedo saturado sobre la lámina de agua que desciende por el relleno. Esto es debido a que la presión parcial de vapor de agua en la película de aire es superior a la del aire húmedo que circula por la torre, produciéndose una cesión de vapor de agua (evaporación). Esta masa de agua evaporada extrae el calor latente de vaporización del propio líquido. Este calor latente es cedido al aire, obteniéndose un enfriamiento del agua y un aumento de la temperatura del aire. La diferencia de temperaturas del agua a la salida y la temperatura húmeda del aire se llama «acercamien to» o “aproximación”, ya que representa el límite termodinámico de enfriamiento al que puede llegar el agua. 11. Ocúpese de un tema libre sobre turbinas de vapor Regulación cualitativa o por estrangulación
En la regulación cualitativa se reduce la presión del vapor que ingresa a la turbina estrangulando la vena fluída por medio de una válvula, proceso que se conoce como laminación. En este proceso no se intercambia ni calor ni trabajo con el exterior, por lo que se trata de una transformación a entalpía constante y con aumento de entropía, lo que implica una caída de presión. La Figura 7.3 ilustra el efecto de la laminación sobre la expansión en la turbina:
Figura 7.3: Regulación por estrangulamiento (Church) El estrangulamiento puede efectuarse con una sola caída de presión o con dos o más.
La Figura 7.4 ilustra la disposición y efecto de un sistema con dos válvulas del tipo globo actuando en secuencia: La caída de presión a entalpía constante en cada válvula se ha representado en la figura como una expansión con caída de presión y entalpía seguida de un aumento de entalpía y entropía a presión constante debido al calentamiento por fricción y turbulencia. El cierre progresivo de la segunda válvula reduce la presión del punto A1 al punto A2, y la entalpía disponible desde A1K1 a A2K2. 12. Cite algunas turbinas de vapor instaladas en el Perú y el mundo
La empresa francesa Alstom anunció hoy que va a suministrar a la eléctrica pública Eléctricité de France (EDF) la turbina a vapor más grande jamás construida hasta la fecha para equipar su futura central nuclear en el noroeste de Francia. En virtud del contrato, Alstom asegurará la ingeniería, suministro, construcción y puesta en servicio de la turbina de 1.750 MW, de la gama Arabelle, y que estará en funcionamiento sesenta años. Esta gama, pero de una capacidad de 1.500 MW, está actualmente en actividad en dos centrales nucleares francesas y está en fase de instalación en otra china.
Central térmica de Higashi Niigata. 4.600 MW. Japón
La central de Higashi, en el estado de Niigata, Japón, es una central de ciclo combinado con una capacidad total de 4.600 MW. Inicialmente, la planta tenía una capacidad de 2.990MW. La instalación existente compuesta por dos turbinas de vapor de 350MW (unidades Minato uno y dos), dos turbinas de vapor de 600 MW (Unidades 1 y 2) y una central de ciclo combinado 1,090MW (Unidad 3). Unidad 3 se completó en 1984; tiene seis MW701D turbinas de gas y fue la primera gran central de ciclo combinado de Japón.
Central térmica de Kawagoe. 4.802 MW. Japón
La central térmica Kawagoe con 4.802 MW de capacidad instalada, está ubicada en Kawagoe, Japón, y es la tercera planta de energía de gas natural más grande del mundo. La planta es propiedad de Chubu Electric Power Company, la cual dispone de cuatro unidades de generación que hacen uso de GNL. Las dos primeras unidades de Kawagoe de 700 MW de capacidad cada una, fueron puestas en servicio en 1989 y 1990. Las calderas y las turbinas de vapor para estas unidades fueron proporcionadas por los ingenieros de Mitsubishi y Toshiba, respectivamente. La tercera y cuarta unidad de ciclo combinado integran turbinas de gas MS7001FA de Hitachi y turbinas de gas de la serie F de Mitsubishi, puestas en servicio en 1996 y 1997. En total, la central eléctrica utiliza seis tanques de GNL con una capacidad de almacenamiento de 840.000 metros cúbicos.
Chilina
La central térmica CHILINA se encuentra en la localidad de chilina, en el distrito Cercado, provincia Arequipa y departamento de Arequipa. A una altura de 2374 msnm DESCRIPCIÓN DE LA CENTRAL CHILINA La central cuenta con seis unidades de generación: -Una turbo gas, y -Dos motores de combustión interna Sultzer. La turbina a gas utilizan como combustible diésel y genera una tensión de 13.8 kV, la cual es elevada a 33 kV a través de un transformador de potencia, y la turbina a vapor TV2 genera a una tensión de 5.25 kV y a 50 Hz, la cual es convertida a 60 Hz y elevada hasta 33 kV mediante un convertidor y un transformador de potencia. La turbina a vapor TV3 genera en 10.5 kV, la cual es elevada a 33 kV a través de un transformador de potencia. 13. La línea viva de una turbina Curtis es 9 MPa y 500 ºC, la descarga 4 MPa y 400 ºC. Gira a velocidad constante de 3600 rpm. Se pide:
Para una velocidad de alimentación de 50 m/s con un ángulo de 90º al ingreso, el rendimiento interno relativo en %.
Adoptando condiciones óptima en el diseño del escalonamiento, con 0.97, el ángulo de salida en la primera corona fija en grados.
Dimensione la primera y última corona en m.
Seleccione los perfiles en la última y primera corona.
=
Para un flujo de 50 Kg/s, hallar las pérdidas periféricas y complementarias en Kw.
Si la altura del perfil es el doble del paso en la corona, cual es el número de álabes en la primera y última corona.
La fuerza resultante en la dirección axial y en la dirección tangencial en KN.
El ángulo que hace la fuerza resultante del escalonamiento con el eje en °.
