Conceptos Básicos

Antes de ahondar en las distintos subtemas y conceptos especificos, es necesario presentar lo básico de las turbomáquinas. Es por esto que se van a definir los conceptos primarios

Turbomáquina

Una turbomáquina es una máquina cuyo elemento principal es un rodete (rotor) a través del cual pasa un fluido de forma continua, cambiando éste su cantidad de movimiento por acción de la máquina, dándose así una transferencia de energía entre la máquina y el fluido, la cual puede ser en sentido máquina-fluido o fluido-máquina.

Clasificación

Las turbomáquinas se clasifican según tres criterios:

Según la compresibilidad del fluido


Turbomáquinas TérmicasCuando el fluido experimenta una variación de la densidad en su paso a través de la máquina, es decir el fluido se considera compresible. Ejemplo: Turbinas de Vapor, Turbinas de Gas, Compresores.

Turbomáquinas Hidráulicas

Su diseño se hace sin tener en cuenta la variación de la densidad o del volumen específico a través de la máquina. En estas turbomáquinas el fluido de trabajo no necesariamente es agua aunque etimológicamente esto signifique la palabra hidráulica, ni siquiera tiene que ser un líquido; el fluido tiene que ser incompresible. Ejemplo: una bomba, una turbina hidráulica, un ventilador.

Según el sentido de intercambio de energía

Turbomáquinas Motoras

En ellas el fluido cede energía a la máquina disminuyendo la energía del fluido en su paso por la máquina. Producen potencia expandiendo el fluido hasta una presión mas baja. Ejemplo: Turbinas de Vapor, Turbinas de Gas y Turbinas Hidráulicas.

Turbomáquinas Generadoras

En ellas la máquina comunica energía al fluido. La energía aumenta en su paso por la máquina. Absorben potencia para incrementar la presión del fluido. Ejemplo: Bombas, Compresores, Ventiladores.

Según la dirección del flujo

Turbomáquinas de flujo axial

Cuando la trayectoria del flujo que atraviesa la máquina es paralela al eje de rotación

Turbomáquinas de flujo radial

Cuando la trayectoria del flujo está en un plano perpendicular al eje de rotación.

Turbomáquinas de flujo mixto

Cuando en la dirección del flujo en la salida del rotor intervienen las componentes axial y radial de la velocidad. 

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Partes de una turbomaquina

Rotor 

El rotor es el corazón de toda turbomáquina y el lugar donde se produce 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.

Eje o árbol 

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 generado

Entradas y Salidas

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

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

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.