Prior and likelihood specifications

2.3.1.1. PÉRDIDAS DEBIDAS AL PERFIL (PROFILE LOSS)

Estas pérdidas se deben a la formación de capas límite sobre la superficie de los álabes. El fluido que se encuentra dentro de la capa límite está sujeto a fuerzas viscosas, las cuales tienden a frenarlo incrementando así su Entropía respecto al fluido que se encuentra en la corriente principal. Como resultado de lo anterior, el vapor que se encuentra saliendo de la rueda de álabes móviles tiene mayor Entropía que el vapor que se encuentra antes de la misma. Así para un flujo determinado se tendría una caída de presión a través de los álabes, mayor que la que se tendría en un flujo isentrópico.

Como las presiones en una turbina ya tienen valores determinados, el flujo será menor que el isentrópico, y la Entropía del vapor de escape será mayor que si el proceso hubiera sido isentrópico.

Esto significa que la caída entálpica a través de cada etapa es menor que para una expansión isentrópica, y por lo tanto es menos eficiente.

Las pérdidas debidas al perfil son un fenómeno de capa límite, y por lo tanto están sujetas a los factores que influyen sobre el desarrollo de una capa límite, tal como lo son, el número de Reynolds, rugosidad de la superficie, número de Mach en la salida, y espesor del filo posterior de los álabes.

2.3.1.2. PÉRDIDAS SECUNDARIAS (SECONDARY LOSS)

Estas pérdidas se deben a la fricción del vapor sobre la pared de la carcaza y sobre la raíz y extremo de los álabes. Este es un efecto de capa límite, por lo que depende de las mismas consideraciones que se dijeron para las pérdidas debidas al perfil. En la fig. 2.3.2 se muestra como se crean los flujos secundarios A y B debido a la interacción entre el fenómeno de capa límite entre el extremo de los álabes y la carcaza, y entre la raíz del álabe y la flecha.

2.3.1.3. PÉRDIDAS POR EL EXTREMO DE LOS ALABES (TIP LEAKAGE)

Estas pérdidas, como su nombre lo indican, proviene del vapor que se pasa a través de los pequeños huelgos que son necesarios entre el extremo de los álabes rotatorios y la carcaza, y entre los extremos de los álabes fijos y la flecha. El problema se ha solucionado hasta cierto punto a través del uso de sellos inter-etapas. En el extremo de los álabes existe una banda de refuerzo que se extiende alrededor de la circunferencia de los álabes giratorios, uniendo todos sus extremos. Entre esta banda de refuerzo y la carcaza, existen varios sellos del tipo laberíntico. La cantidad de fugas depende de si la turbina es de impulso o reacción. En las turbinas de reacción el vapor sufre una caída de presión a través de los álabes móviles, con lo cual se incrementa el flujo a través de los huelgos. Por lo anterior, es más importante para una turbina de reacción que para una de impulso, el tener en buenas condiciones sus sellos (fig. 2.3.3).

Fig. 2.3.3 Sellos Laberínticos Ínteretapas

2.3.1.4. PÉRDIDAS POR TURBULENCIA EN RUEDAS DE ALABES (DISC WINDAGE)

Estas son las pérdidas debidas a la fricción superficial creada sobre las ruedas de álabes de una turbina de impulso a medida que la rueda gira en la atmósfera de vapor. Como resultado se obtiene una disminución en la potencia de la flecha a cambio de un incremento en energía cinética y calorífica del vapor.

2.3.1.5. PÉRDIDAS DEBIDAS A VARILLAS DE SUJECIÓN (LACING WIRES)

A los álabes de la turbina de baja presión, que son largos, se les aumenta su rigidez hacia el extremo, con varillas de sujeción. El propósito es amortiguar vibraciones y aumentar la frecuencia natural de los álabes, de modo que esta no coincida con la frecuencia de ninguna

fuerza de excitación presente en la turbina. La presencia de estas varillas, sin embargo, produce pérdidas en la eficiencia de los álabes, debido al área de flujo que obstruyen.

2.3.1.6. OTRAS PÉRDIDAS

Existen otras pérdidas que, aunque no son debidas al diseño de los álabes móviles, afectan a la eficiencia. Estas pérdidas son pérdidas por humedad y pérdidas en espacios perimetrales. Estas se describen a continuación.

2.3.1.7. PÉRDIDAS POR HUMEDAD (WETNESS LOSS)

Esta pérdida se tiene cuando se queda humedad entrampada en el vapor de baja presión que va hacia el plano de salida de la turbina de baja presión. Esta pérdida es una combinación de dos efectos. El primero es la reducción en eficiencia debido a la absorción de energía por las gotas de agua, y el segundo es la erosión de los álabes móviles finales en el ángulo de ataque.

La erosión ocurre debido a que las gotas de agua viajan más despacio que el vapor, y así, su velocidad relativa a los álabes es notablemente diferente tanto en dirección como en magnitud. Ello resulta en que dichas gotas se impactan contra los álabes, particularmente en el extremo donde la velocidad tangencial de los álabes es más alta.

En el pasado, el filo de ataque era protegido ya sea mediante un proceso de endurecimiento, o mediante la aplicación de estelite, el cual es un material muy duro. Más recientemente, un mejor entendimiento del mecanismo de erosión por gotas de agua ha dado como resultado formas para eliminar gran parte de ese problema. En el último paso de la turbina se emplea una mayor caída entálpica, en conjunto con un flujo másico más alto. El resultado es una presión más alta en la entrada a los álabes móviles, lo cual lleva a una reducción en el tamaño de las gotas de agua.

2.3.1.8. PÉRDIDAS EN ESPACIOS PERIMETRALES. (ANNULUS LOSS)

Estas pérdidas ocurren cuando existe un significativo aumento de área (DIFUSIÓN) entre dos pasos adyacentes, o donde hay cavidades en la pared entre los álabes fijos y álabes móviles. La cantidad de pérdidas se reduce bastante en altas relaciones de área anular (entrada/salida), si la expansión del vapor es controlada mediante una pared de carcaza de mayor área en la dirección del flujo.

2.3.2. EFICIENCIA DE LOS PASOS DE LA TURBINA Y LÍNEA DE