Compresores y Turbinas

COMPRESORES Y TURBINAS

Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la máquina y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la sustancia que pasa por élconvirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola a fluir.

Se denomina turbina al motor rotativo que convierte en energía mecánica la energía de una corriente de agua, vapor de agua o gas. El elemento básico de la turbina es la rueda o rotor, que cuenta con palas, hélices, cuchillas o cubos colocados alrededor de su circunferencia, de tal forma que el fluido enmovimiento produce una fuerza tangencial que impulsa la rueda y la hace girar. Esta energía mecánica se transfiere a través de un eje para proporcionar el movimiento de una máquina, un compresor, un generador eléctrico o una hélice. Las turbinas se clasifican en turbinas hidráulicas o de agua, turbinas de vapor y turbinas de combustión. Hoy la mayor parte de la energía eléctrica mundial se produceutilizando generadores movidos por turbinas. Los molinos de viento que producen energía eléctrica se llaman turbinas de viento.

En las centrales de potencia de vapor, gas o hidroeléctricas, el dispositivo que acciona el generador eléctrico es la turbina. Cuando el fluido pasa por la turbina ejerce trabajo sobre los alabes que están unidos al eje .En consecuencia el eje gira y la turbina producetrabajo. El trabajo realizado en una turbina es positivo puesto que lo realiza el fluido, Los compresores son dispositivos útiles para aumentar la presión del fluido. El trabajo es suministrado a estos dispositivos por una fuente externa mediante un eje rotatorio. Pero consiguiente el termino trabajo para todos estos dispositivos es negativo, puesto que el trabajo se realiza sobre el fluido. Aunqueestos tres dispositivos funcionan de manera similar difieren en las tareas que efectúan. Un compresor es capaz de comprimir gas a presiones muy altas.

Las magnitudes de los diversos términos que aparecen en la ecuación de la energía son:

Calor
La transferencia de calor para estos dispositivos es pequeña respecto al trabajo del eje. A menos que haya un enfriamiento deliberado ( como en elcaso del compresor). En este análisis puede utilizar un valor estimado basado en estudios experimentales la transferencia de calor si no hay enfriamiento intencional.

Trabajo
Todos estos dispositivos implican ejes rotatorios que cruzan sus fronteras por lo que el termino trabajo es importante. En turbinas el flujo de trabajo representa la salida de potencia; en bombas y compresores representala entrada de potencia.

Energía potencial
En cambio en la Ep que experimenta un fluido cuando fluye por turbinas compresores, ventiladores y bombas suele ser muy pequeño y casi siempre se omiten.

Energía cinética
Las velocidades involucradas en estos dispositivos, con excepción de turbinas, suelen ser demasiado bajas para producir algún cambio significativo en la energía cinética. Lasvelocidades del fluido encontradas en la mayor parte de las turbinas son muy altas y el fluido experimenta un cambio importante en su energía cinética. Sin embargo casi siempre este cambio casi siempre es muy pequeño en relación con el cambio en la entalpía. Por consiguiente a menudo se desprecia.

Para explicar mejor el principio termodinámico que se usa en estos equipos tomare como ejemplo unaturbina de vapor. El funcionamiento de la turbina de vapor se basa en el principio termodinámico que expresa que cuando el vapor se expande disminuye su temperatura y se reduce su energía interna. Esta reducción de la energía interna se transforma en energía mecánica por la aceleración de las partículas de vapor, lo que permite disponer directamente de una gran cantidad de energía. Además se...