Cómo calcular la potencia entregada por una turbina de vapor

Los generadores eléctricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad. El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpía -energía en forma de calor y presión en el seno del vapor-, medida en BTU, mientras se convierte en energía mecánica y luego eléctrica a medida que la turbina hace girar al generador. Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas, incluyendo un análisis de la energía que ingresa y egresa del sistema.

Define el sistema de turbina de vapor. En este ejemplo, la turbina de una usina consume vapor para impulsar un generador eléctrico que produce 6 megavatios de electricidad por hora. Si conoces el rendimiento del generador, el cual en este caso es 86 por ciento, puedes calcular la potencia instantánea entregada por la turbina.

Calcula la potencia del generador requerida dividiendo los 6 megavatios de potencia eléctrica entregada por el factor de eficiencia del generador 0.86 para obtener 6.976 megavatios.

Divide los 6.976 megavatios por 0.746 kilovatios por HP. Esto da 9,351 HP provenientes de la turbina.

Considera la misma turbina de vapor entregando 9,352 HP. Debido a que cada HP entregado requiere 2,545 BTU / hora para generarse, y la eficiencia de la turbina a vapor es 0.85, requiere 28 millones de BTU / hora para producir 9,352 HP de la turbina y 6 megavatios de potencia del generador. Puedes calcular la potencia entregada por la turbina en cualquier rango de producción de BTU. En este caso la turbina extrae 12.46 millones de BTU / hora de calor del vapor.

Multiplica los 12.46 millones de BTU / hora por 0.85 para obtener el calor neto que se convierte a HP en la turbina. Este cálculo arroja 10.59 millones de BTU / hora.

Divide los 10.59 millones de BTU / hora por 2,545 BTU / hora / HP para calcular la potencia entregada por la turbina, la cual es 4,161 HP.

Define la aplicación de uso de combustible de la turbina de vapor. Si la misma turbina de vapor produce 6 megavatios quemando combustible Nº 6 en la caldera, puedes calcular la cantidad de potencia que la turbina produce midiendo el consumo de combustible. En este caso, la caldera quema 119 galones de combustible Nº 6 / hora con un factor de eficiencia de combustión de 0.85 para producir la potencia desconocida que es entregada por la turbina.

Multiplica los 119 galones / hora por 145,000 BTU / galón para obtener 17.26 millones de BTU / hora x 0.85 o 14.67 BTU realmente producidos en la caldera.

Multiplica los 14.67 millones de BTU / hora x 0.7225 factor de eficiencia combinada de la caldera y la turbina (0.85 de combustión x 0.85 de la turbina) y divide por 2,545 BTU / hora / HP para obtener la potencia entregada por el vapor de la turbina a 119 galones por hora de 4,164 HP. Esto da 4,164 x 0.86 factor de eficiencia del generador x 0.746 kilovatios / HP, o 2,671 megavatios de potencia entregada.