TURBOMAQUINAS

Partes de una turbomáquina [editar]



Una turbina Kaplan, ésta es una turbomáquina motora hidráulica de fujo axial. Véase en rojo las partes rotativas entre las que se encuentra un Generador eléctrico en este caso.
Una turbomáquina consta de diversas partes y accesorios dependiendo de su tipo, aplicación y diseño. Por ejemplo un ventilador puede ser una turbomáquina que sólo conste de un árbol, motor, rotor y soporte, mientras que un compresor centrífugo o una bomba semi-axial puede tener muchas partes que incluso no comparta con las demás turbomáquinas existentes. Sin embargo, la mayoría de las turbomáquinas comparten el hecho de tener partes estáticas y rotativas; y dentro de estos conjuntos pueden haber diversos elementos los cuales muchas turbomáquinas comparten y una enumeración competente puede ser la siguiente:
Partes rotativas [editar]
Rotor [editar]
El rotor es el corazón de toda turbomáquina y el lugar donde aviene el intercambio energético con el fluido. Está constituido por un disco que funciona como soporte a palas, también llamadas álabes, o cucharas en el caso de las turbinas Pelton. La geometría con la cual se realizan los álabes es fundamental para permitir el intercambio energético con el fluido; sobre éstas reposa parte importante del rendimiento global de toda la turbomáquina y el tipo de cambio energético generado (si la energía será transferida por cambio de presión o velocidad). Los tipos de rotores pueden ser axiales, radiales, mixtos o tangenciales, para su fácil identificación y distinción se hace uso de representaciones por proyección específicas.

Rotor Radial.

Rotor Axial.

Eje o árbol [editar]
Artículo principal: Árbol de transmisión
Tiene la doble función de trasmitir potencia (desde o hacia el rotor) y ser el soporte sobre el que yace el rotor. En el caso de las turbomáquinas generadoras éste siempre está conectado a alguna clase de motor, como puede ser un motor eléctrico, o incluso una turbina como es común en los turboreactores, muchas veces entre el árbol y el motor que mueve a la turbomáquina se encuentra algún sistema de transmisión mecánica, como puede ser un embrague o una caja reductora. En el caso de las turbomáquinas generadoras, es frecuente encontrar un generador eléctrico al otro extremo del árbol, o incluso hay árboles largos que soportan al rotor en el medio y en un extremo se encuentra una turbomáquina generadora y al otro un generador.
Partes estáticas [editar]
Al conjunto de todas las partes estáticas de la turbomáquina (y en otras máquinas también) se le suele denominar estator.
Entradas y Salidas [editar]
Estas partes son comunes en todas las turbomáquinas, pero pueden variar de forma y geometría entre todas. Existen turbomáquinas generadoras de doble admisión, es decir, que tienen dos entradas diferenciadas y una salida única de fluido. Estas partes pueden constar de una brida en el caso de la mayoría de las bombas y compresores, pero en las turbinas hidráulicas grandes, sólo son grandes tuberías y la salida muchas veces tiene forma de difusor. En los molinos de viento, por ejemplo, la entrada y la salida sólo pueden ser superficies imaginarias antes y después del rotor.
Álabes directores [editar]
También llamados palas directoras, son álabes fijos al estator, por los cuales pasa el fluido de trabajo antes o después de pasar al rotor a realizar el intercambio energético. Muchas turbomáquinas carecen de ellos, pero en aquellas donde si figuran éstos son de vital importancia. En las turbomáquinas motoras se encargan de dirigir el fluido en un cierto ángulo, así como acelerarlo para optimizar el funcionamiento de la máquina. En las turbomáquinas generadoras se encuentran a la salida del rotor. Los álabes directores también pueden llegar a funcionar como reguladores de flujo, abriéndose o cerrándose a manera de válvula para regular el caudal que entra a la máquina.
Cojinetes, rodamientos o rolineras [editar]
Son elementos de máquina que permiten el movimiento del eje mientras lo mantienen solidario a la máquina, pueden variar de tipos y tamaños entre todas las turbomáquinas.
Sellos [editar]
Artículo principal: sello (ingeniería)
Son dispositivos que impiden la salida del fluido de la turbomáquina. Cumplen una función crítica principalmente en los acoplamientos móviles como en los rodamientos. Pueden variar de tipos y ubicación dentro una turbomáquina a otra.
Intercambio de energía entre el fluido y la turbomáquina [editar]

Cuando el fluido de trabajo pasa a través de la turbomáquina la naturaleza del intercambio de energía es muy compleja debido a la cantidad de procesos termodinámicos irreversibles que ocurren, además de la naturaleza complicada y muchas veces caótica del movimiento del fluido en el seno del rotor. Para obtener una primera consideración de este intercambio energético se deben hacer consideraciones teóricas sobre la naturaleza del fluido y su comportamiento a través del roror, esto con la finalidad de simplificar el modelado matemático del fluido en su paso por el rotor.
El fluido que pasa por el rotor es un fluido potencial.
Todas las lineas de corriente tienen la misma forma que cada uno de los álabes o paletas del rotor, esto sería equivalente a decir que el rotor tiene un "infinito" número de álabes.
Las características del régimen de flujo no varían en el tiempo, es decir, el flujo se encuentra completamente desarrollado, o en otras palabras, nos encontramos en régimen permanente.
Una vez declaradas estas simplificaciones podemos aludir a las leyes de conservación de la mecánica y a la ecuación de transporte de Reynolds de manera sencilla; pero dependiendo de la trayectoria del flujo de fluido a través del rotor las formulaciones serán distintas.

Triángulo de velocidades [editar]
En el lenguaje de las turbomáquinas se habla de triángulo de velocidades para referirse al triángulo formado por tres vectores los cuales son:


Triángulo de velocidades.
La velocidad absoluta del fluido
La velocidad relativa del fluido respecto al rotor
La velocidad lineal del rotor
Estos tres vectores forman un triángulo ya que la suma en un mismo punto es igual a en ese punto por leyes del movimiento relativo.
El ángulo entre los vectores y es denotado α y el ángulo entre los vectores y es denotado β. Esta nomenclatura será utilizada a través de todo este artículo y es norma DIN 1331.
Turbomáquinas Generadoras [editar]