Turbina de Vapor de Laval

8/17/2019 Turbina de Vapor de Laval

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TURBINA DE VAPOR DE LAVAL

La turbina De Laval es una turbina de acción, axial y parcial. Los distribuidores,

que tienen el característico perfil ideado para el caso por De Laval y sólo más

tarde estudiado teóricamente, son de sección circular y están dispuestos

simétricamente respecto á la rueda y de un lado de ella, como indica en

esquema la figura 200 a y en perspectiva la 200 b. La necesidad de limitar el

trabajo y de tener ruedas ligeras, con el objeto que más adelante diremos, an

llevado al constructor á ruedas de peque!o diámetro que dan un n"mero

elevadísimo de vueltas, reducido de #$#% á #$&, seg"n la potencia de la turbina,

mediante un tren de engranajes.

'l tren de engranajes está formado por un pi!ón y, generalmente, dos ruedas

dentadas que tienen una dentadura eli(oidal )inclinación *+-, dividida en dos

partes y con los respectivos dientes simétricos respecto al plano medio, con

objeto de evitar empujes axiales. 'l pi!ón es del mejor acero y las ruedas del

mejor bronce.

'n el siguiente cuadro se recogen las velocidades periféricas, los n"meros de

vueltas y el diámetro de las ruedas para diversas potencias en caballos

http://www.xtec.es/~cgarci38/ceta/tecnologia/turbinas.htmhttp://www.xtec.es/~cgarci38/ceta/tecnologia/turbinas.htm


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La forma del distribuidor y cómo tiene lugar la admisión del vapor en él está

indicado bastante claramente en la figura /0#. La longitud de los tubos deinyección depende de la relación entre las dos secciones extremas el de la

turbina de %00 caballos tiene los diámetros extremos de & y %/ milímetros y su

longitud de cerca de #+0 milímetros.

La figura /0/ representa la sección de la rueda móvil de la turbina de #00 á #+0

caballos1 es un disco de acero del más resistente )acero al cromo ó al níquel-,

cuyo perfil está determinado siguiendo las ideas que aora diremos y sobre

cuya periferia a ay ecas )2ig. /0%- acanaladuras b dentro de las que entranfor(adas las paletitas c de acero.


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Las paletas, estampadas y cuidadosamente repasadas con el fresado antes de

montarse, tienen una altura )dimensión en el sentido del eje de la turbina-

constante de #0 milímetros, cualquiera que sea el diámetro de la rueda1 una

longitud que depende de este diámetro y que, en función de él, puede con gran

aproximación expresarse como D$/0 3 & mm. 4u distancia )paso- medida sobre

el borde de la rueda varía de & á #0 milímetros. La rueda de + caballos tiene *0

paletas y /00 la de #00 á #+0.

'l sistema de unión ideado por De Laval es uno de los poquísimos, si no el

"nico posible, dada la facilidad con que se puede recambiar eventualmente

cualquier paleta, ante la fuer(a centrífuga que solicita á éstas en el sentido del

radio.

4i suponemos que una paleta de la rueda D +00 pesa #+ gramos, y

recordamos que la velocidad de máximo rendimiento de tal rueda es de %*0

metros por segundo, podemos calcular la fuer(a centrífuga que tiende á

arrancar esta paleta de la rueda. 4erá, en 5ilogramos

0,0#+$6, x %*0$0,/+ 7 8#0 5ilogramos.

'n estas turbinas, el ángulo 9 es de unos /0.

:on un n"mero de vueltas tan elevado como tiene lugar en la turbina De Laval,

debió preocupar mucísimo el centrado de la rueda en el árbol. ;nte la

dificultad casi insuperable que presentaba el acer coincidir exactamente el

baricentro de la rueda con el eje de rotación, De Laval abandonó el sistema

rígido y empleó, muy ingeniosamente, un árbol flexible1 la rueda móvil está

montada entre las dos mitades de un árbol delgado y unida á él por medio de

platillos )fig. /0/- ó con otros sistemas fáciles de imaginar.


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;sí, el árbol de la rueda de + caballos, indicado en la figura /0*, tiene ppl velocidad

crítica, bajo la cual el centro de gravedadG del sistema coincide con el punto C .

%. 4i la velocidad angular del eje es superior á la crítica, cuanto mayor es la

relación entre estas dos velocidades tanto más se acerca el centro de

gravedad G al eje de rotación A O B, que resulta eje principal de inercia del

sistema giratorio.

:omo ya se a visto en la figura /0#, cada distribuidor está provisto de una

válvula, con la cual se puede variar ó cerrar su sección mínima, efectuándose

la regulari(ación á mano. ;utomáticamente se ace siguiendo el segundo de

los métodos generales, esto es, estrangulando más ó menos el vapor de

admisión.


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'l regulador está montado en la extremidad del eje accionado por la turbina, y

las partes que lo componen están representadas en la figura /0& en vista y en

la /06 en sección, juntamente con los órganos que transmiten sus variaciones

á la válvula de contracción.

La pie(a 10 )figs. /0& y /06- está unida al eje por medio de la parte

cilindrica E que se introduce en el cinco K 1 contra ella se apoyan dos medios

manguitos 8 )figs. /0& y /06-, provistos cada uno de un apéndice, en el que

encuentra colocación conveniente un peque!o tope. :ontra estos dos topes

act"an, por medio de una especie de embolo D)figura /06-, provisto de un

vastago 11 )figs. /0& y /06-, uno ó dos muelles cilindricos mantenidos fijos en

el otro extremo por el tapón 12 atornillado en la parte cilindrica de la pie(a 10 .


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Lo que sucede se comprende fácilmente la fuer(a centrífuga tiende á acer

girar los medios manguitos alrededor de la línea 14 que les sirve de apoyo

contra la base 13 de la repetida pie(a 10 , empujando éstos acia la dereca al

émbolo D, el vastago 11 y, por consiguiente, por medio de un manguitoM , el

bra(o L de una palanca angular que, como indica la figura /#0, acciona una

válvula de admisión de doble asiento. 'l muelle X )fig. /06- facilita el retorno de

la palanca L á la posición que corresponde á la completa abertura de la turbina.

'n los modelos americanos de la turbina De Laval, provista de condensador, el

regulador act"a también, por medio del dado Q, sobre una válvula de aire T . 'l

objeto de ésta es variar el vacío en la cámara donde gira la rueda. 'l aire que

entra por P opone una mayor resistencia á la rotación de la rueda y ace variar

rápidamente la velocidad de salida del vapor.


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'n los tipos modernos se procura accionar automáticamente la válvula de cada

una de las bocas del distribuidor por medio de un peque!o servomotor de

vapor, como indica la figura /##. 'l vapor entra bajo el émbolo empujado en

sentido opuesto por un muelle cilindrico y mueve el vastago asta que abre

más ó menos la sección mínima del tubo de inyección, seg"n la presión del

vapor admitido en el servomotor.

La figura /#/ representa la sección eca en una turbina De Laval de peque!a

potencia por un plano vertical que pase por el eje de la rueda móvil. 'l vapor,

antes de llegar al distribuidor, pasa á través de un filtroG y luego por la válvula

de admisión )fig. /#0-. R indica la rueda móvil y P es el pi!ón montado sobre su

eje. Después cambia la sección y puede verse la polea montada sobre el ejeaccionado por el engranaje y su correspondiente soporte.

La figura /#% es la planta de la turbina1 la /#*, una vista lateral, y la /#+, una

sección de uno de los soportes del árbol flexible que lleva la rueda móvil.


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La turbina de vapor De Laval se acopla directamente, con el eje ó los ejes

secundarios, á, diversas clases de máquinas "tiles generadores eléctricos,

bombas centrífugas, ventiladores.

La lámina ??? representa la vista exterior de una turbina de %00 caballos

acoplada á dos dinamos de corriente continua. ; la dereca se ven la cámara

de la turbina y los volantes de maniobra de las válvulas de los distribuidores. ;continuación se encuentra la caja que contiene los engranajes eli(oidales1 un

pi!ón central acciona dos engranajes laterales, sobre cuyos ejes están

acoplados con enlace rígido los generadores eléctricos. @odo el conjunto

reposa sobre una sola basa.


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Los datos experimentales que ay sobre la turbina De Laval son muy

numerosos. =erdaderamente interesantes desde el punto de vista científico, noexisten sin embargo más que los ya citados de Delaporte, dirigidos á

determinar también el rendimiento orgánico de una turbina de /00 caballos. Las

cifras recogidas á continuación dan el trabajo absorbido en la rotación de la

rueda por los soportes y los engranajes

@rabajo absorbido por la rotación de la rueda #0,/ caballos.

Ao(amiento en los soportes /,+ B

'ngranajes /,0 B@otal #*,8 caballos.

C como los caballos obtenidos eran en una de las experiencias #68,+,

tendremos un rendimiento orgánico de 0,6%.

'n el siguiente cuadro se recogen los resultados de las experiencias ecas en

#60/ en @renton con una turbina De Laval de la casa americana.


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La característica de la turbina de vapor De Laval es una gran simplicidad deórganos y audacia desde el punto de vista constructivo. 4i tuviera un consumo

de vapor )entiéndase que aquí nos referimos á las unidades de #+0 á %00

caballos- siquiera próximo al de los corrientes motores de émbolo, creemos

que ace ya tiempo sería preferida, porque los engranajes reductores de

velocidad están perfectamente estudiados y trabajados y, por su parte, no

permiten temor alguno.

ero el tipo De Laval es el que mayormente luca con el enemigo com"n átodas las turbinas de fluido elástico con la fuer(a centrífuga. :uando se llegue

á obtener, y es de esperar que esto suceda, un material que se trabaje con

facilidad y soporte cargas de rotura capaces de permitir que gire á +00 metros

de velocidad periférica y con un gran coeficiente de seguridad una rueda de

diámetro no exagerado provista de paletas más altas, en el sentido del eje de la

rueda, de las que aora emplea De Laval, creemos que se podrá obtener de

tales turbinas un 8+ por #00 de rendimiento relativo y, por consiguiente,

trabajando con presiones elevadas, con fuertes recalentamientos y un buen

vacío, un consumo de vapor por caballoEora como asta oy no an llegado

los motores de émbolo.

La limitación de la velocidad ace que el rendimiento relativo sea bueno

cuando es imperfecto el rendimiento térmico, esto es, cuando la turbina trabaja

con vapor á baja presión y con un vacío normal, y sea malo si la presión es

elevada, el vapor recalentado y el vacío muy avan(ado, por dos causas


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#F. orque es elevada la pérdida dentro de la rueda móvil.

/F. orque es grande el valor de la energía perdida en el escape.

La pérdida dentro de la rueda es elevada por mucas ra(ones. La forma de los

conductos distribuidores ace que resulten infinidad de valores para el

ángulo 9 )fig. /#


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Llevando como abscisas el valor de la distancia de diferentes secciones del

corro de vapor á partir de la sección mínima del distribuidor y como ordenadas

las presiones, en ellas se obtendría una línea análoga á la ab cd e )fig. /#6-.

'l vapor se expansiona, pues, á la salida de la rueda móvil. 4e encuentra otra

pérdida dentro de la rueda móvil por efecto de la discontinuidad del distribuidor

cuando las paletas se allan en la posición representada en la figura //0, los

filetes de vapor extremos, en el sentido del movimiento de la rueda, cocan,

con la paleta acia su centro, entrando y saliendo de la rueda móvil en pésimas

condiciones de rendimiento.

Turbina de Vapor de Laval

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