Turbina de vapor

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
El rotor d'una turbina de vapor moderna fabricada per Siemens.

Una turbina de vapor és un aparell mecànic que transforma l'energia tèrmica continguda en el vapor a pressió en energia mecànica rotatòria. Els dissenys contemporanis estan inspirats en la turbina inventada per l'enginyer anglès Charles Parsons l'any 1884.[1]

Aquest vapor es genera en una caldera, on es genera vapor a temperatura i pressió molt elevades. En la turbina es transforma l'energia interna del vapor en energia mecànica que, típicament, és aprofitada per un generador per produir electricitat.

Usos[modifica | modifica el codi]

Generació d'electricitat[modifica | modifica el codi]

Instal·lació industrial del 1910 que combina una turbina de vapor (dreta) i un generador elèctric (esquerra) i que era capaç de produir 250 kW.

Les centrals elèctriques basades en la producció de vapor a alta temperatura (centrals tèrmiques, nuclears, geotèrmiques, algunes solars tèrmiques, etc.) utilitzen turbines de vapor connectades a generadors elèctrics per produir cap al 80 % de l'electricitat del planeta.

Les turbines per producció elèctrica solen estar acoblades directament al seu generador. Com que els generadors han de rotar a velocitats síncrones respecte a la freqüència del sistema elèctric les velocitats de rotació més habituals són de 3.000 rpm per a sistemes de 50 Hz i 3.600 rpm per sistemes de 60 Hz. Com que els reactors nuclears operen a temperatures més baixes i amb menys pressió de gas que les centrals tèrmiques solen operar a la meitat de velocitat de rotació, però amb generadors de 4 pols.[2]

El Turbinia, de l'any 1894, va ser el primer vaixell propulsat mitjançant turbina de vapor

Propulsió marina[modifica | modifica el codi]

En els vaixells la propulsió basada en turbines de vapor té múltiples avantatges respecte als motors d'explosió: mida i pes menor per la mateixa potència, menys manteniment i menys vibracions. Tot i això una turbina de vapor tan sols és eficient a altes velocitats de rotació (de l'ordre de milers de revolucions per minut), mentre que la majoria d'hèlixs estan dissenyades per operar a menys de 100 rpm. Per això són necessàries transmissions precises i complexes (i amb un cost elevat).

Una alternativa és l'ús de propulsió turbo-elèctrica, en la qual les turbines generen energia elèctrica com en una central energètica i aquesta és utilitzada per alimentar motors elèctrics que mouen les hèlixs. Tot i que el cost de fabricació és més gran aquest és rendible, ja que els costos de consum energètic i de manteniment són menors al de un motor de combustió de potència equivalent. Cal dir però que els motors dièsel són capaços d'una major eficiència: les turbines a vapor encara no arriben a una eficiència d'un 50%, mentre que els motors dièsel superen sovint aquest nivell (sobretot en sistemes de propulsió marina).[3][4][5]

Referències[modifica | modifica el codi]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Turbina de vapor
  1. «Sir Charles Algernon Parsons» (en anglès). Encyclopaedia Britannica. [Consulta: 31/8/2012].
  2. Leyzerovich, Alexander. Wet-steam Turbines for Nuclear Power Plants. Tulsa OK: PennWell Books, 2005, p. 111. ISBN 978-1-59370-032-4. 
  3. «MCC CFXUpdate23 LO A/W.qxd» (PDF). [Consulta: 2010-09-12].
  4. «New Benchmarks for Steam Turbine Efficiency - Power Engineering». Pepei.pennnet.com. Arxivat de l'original el 2010-11-18. [Consulta: 2010-09-12].
  5. https://www.mhi.co.jp/technology/review/pdf/e451/e451021.pdf