Solucions Activitat 3

RESPON

1. A continuació tens un llistat desordenat dels elements i funcions de les turbines i màquines de vapor. Relaciona cada funció amb l'element de la turbina i de la màquina que la realitza:

2. Com s'aconsegueix moure els àleps mòbils de la turbina? . No només pensis en com la força del vapor mou els àleps, sinó en els elements que fan que s'aprofiti millor aquesta força.  Compara-ho amb com es mou el pistó a la màquina de vapor

Els àleps estacionaris tenen una forma especial que dirigeix el vapor cap als àleps mòbils de forma eficaç. En la màquina de Watt la diferència de pressions entre els dos costats del pistó fa que aquest es mogui.

3. El treball útil en la màquina de vapor, servia per moure trens, o rodes en fàbriques. Què ha de moure una turbina de vapor per aconseguir electricitat (mira l'apartat "abans de començar" on explica breument que és una turbina de vapor) ?

La turbina de vapor mou un alternador que produeix electricitat

La bomba que ha d'impulsar l'aigua condensada de nou a la caldera, es pot considerar energia no aprofitada per produir energia elèctrica, és a dir, pèrdues. On creus que també es produeixen altres pèrdues d'energia? (recorda que les pèrdues més típiques en un motor solen ser per calor dissipat o fricció).

Es perd energia en la fricció dels eixos, i en la calor que es dissipa pels elements de la màquina (àleps, estructura, eixos, canonades, dipòsits...).

4. A l'època de la màquina de Watt ja hi havia sistemes per aprofitar la força de l'aire  o l'aigua en forma de molins amb pales semblants a la turbina que estàs estudiant. Per què llavors no es van fer aquest tipus de turbines per aprofitar la força del vapor a l'època de Watt? AJUDA: Pensa en els materials i en el disseny/forma de les parts de la turbina actual i la màquina de vapor de fa 200 anys.

Les pressions de vapor són altes i amb els materials de l'època de Watt s'haurien fet malbé els àleps, que són petits i prims. També l'estructura hauria patit molt a l'antiguitat amb les velocitats tan altes que giren els àleps i el eix de la turbina. A més no hi havia tècniques de fabricació en metall com ara per fer les formes concretes que han de tenir els àleps per aprofitar millor la seva energia.

INVESTIGA

5. Una forma de guanyar rendiment en les turbines de vapor, és en les anomenades centrals de cogeneració, i les de bombeig. Investiga com ho fan per aprofitar més l'energia de la turbina i explica-ho breument.

Les centrals de cogeneració aprofiten la calor residual que emet la pròpia turbina a través de la seva carcassa exterior o conductes que porten el vapor a altes temperatures, gràcies a intercanviadors de calor que l'envolten, i que són com unes "capes" de material per on passen molts petits tubs amb aigua. Aquesta aigua s'escalfa i pot servir per radiadors, aigua sanitària, o per algun procés de la fàbrica que necessiti aigua calenta. 

REPTE

6. Com has vist, anem augmentant la mida de les paletes (àleps) per aprofitar millor el vapor, ja que aquest s'expandeix en disminuir la temperatura.

També has vist que el vapor es reescalfa per aprofitar-ho més encara abans d'entrar en un altre bloc de paletes.

Fes un esquema d'una màquina de vapor de Watt, afegint aquestes dos idees per fer diferents etapes per aprofitar millor l'energia del vapor.