Turbinas: Funcionamiento, Componentes y Tipos Principales

¿Qué es una Turbina?

Una turbina es un motor rotativo que convierte en energía mecánica la energía de una corriente de agua, vapor o gas. El elemento básico de la turbina es el rotor, que cuenta con palas, hélices o cuchillas alrededor de su circunferencia. Así, el fluido en movimiento produce una fuerza que impulsa la rueda y la hace girar. Esta energía sirve para mover una máquina, un compresor, un generador o una hélice.

Turbomáquina

Una turbomáquina transforma la energía de un fluido, como el vapor, en energía mecánica. Este vapor se genera en una caldera. En la turbina, la energía interna del vapor se transforma en energía mecánica, que es aprovechada por un generador para producir electricidad.

Funcionamiento de una Turbina de Vapor

Al pasar por las toberas de la turbina, se reduce la presión del vapor, aumentando su velocidad. Este vapor hace que los álabes de la turbina giren alrededor de su eje. Una turbina de vapor posee más de un conjunto de tobera-álabe para aumentar la velocidad del vapor. Por lo general, el vapor de alta presión y temperatura posee demasiada energía térmica; si esta se convierte en energía cinética, la velocidad periférica o tangencial de los discos produce fuerzas centrífugas que podrían causar fallas en la unidad.

Tipos de Turbinas

Existen turbinas de vapor en una gran variedad de tamaños, desde unidades de 1 hp (0.75 kW) usadas para accionar bombas, compresores y otros equipos accionados por flecha, hasta turbinas de 2,000,000 hp (1,500,000 kW) que se utilizan para generar electricidad.

Clasificación según su Abastecimiento

• Turbinas no condensadoras: Son usadas para aplicaciones de vapor en procesos. La presión de salida es controlada por una válvula reguladora para satisfacer las necesidades de presión en el vapor del proceso. Se encuentran comúnmente en refinerías, plantas de papel y en instalaciones de desalinización.
• Turbinas de recalentamiento: Usadas principalmente en plantas de potencia eléctrica. En estas, el flujo de vapor sale de una sección de alta presión de la turbina y regresa a la caldera, donde se vuelve a sobrecalentar. Posteriormente, el vapor regresa a una sección de presión intermedia y continúa su expansión.

Turbinas con Etapa de Velocidad (Curtis)

Las turbinas Curtis toman la energía cinética del vapor y la usan para impulsar dos o tres rotores acoplados a un mismo árbol. Para ello, es necesario instalar álabes fijos entre los rotores. Se llama así porque fue desarrollada por el Ing. Curtis. En este diseño, únicamente los álabes móviles que están frente a las toberas reciben vapor directamente, mientras que los otros álabes trabajan en vacío.