hidromotores

10. TURBOMÁQUINAS

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UNIVERSIDAD DE OVIEDO
Escuela Politécnica Superior de Ingeniería de Gijón
3er curso Ingeniería Industrial
Curso 2005-06

Mecánica de Fluidos

10. TURBOMÁQUINAS.

José González Pérez
Julián Martínez de la Calle
Área de Mecánica de Fluidos
Gijón enero 2006_________________________________________________________________________________________________________________
Apuntes de Mecánica de Fluidos
JMC 06

10. TURBOMÁQUINAS

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10. TURBOMÁQUINAS.
10.1. Definición y clasificación general.
10.2 Ecuación fundamental de turbomáquinas: Ec. de Euler.
10.3. Turbomáquinas hidráulicas.
10.4. Turbomáquinas térmicas.
10.5 Curvas características.
10.6 Problemas resueltos.

10.1.- Definición y clasificación general.
10.1.1.- Definición deTurbomáquinas.
Las turbomáquinas son equipos diseñados para conseguir un intercambio energético entre un fluido (que
pasa a su través de forma continua) y un eje de rotación, por medio del efecto dinámico de una o varias coronas
de álabes (fijos y/o móviles). Los nombres que reciben las coronas fijas y móviles son, respectivamente, rotor
(rodete, impulsor o hélice, según el tipo de máquina) y estator(voluta o carcasa, según el caso). Se diferencian
de las máquinas de desplazamiento positivo en que existe continuidad entre el fluido que entra y, por tanto, el
intercambio energético se produce de forma continua.
El estudio de las turbomáquinas ha progresado mucho en las últimas décadas, pasando a ser un campo
tecnológico multidisciplinar y de grandes innovaciones debido al crecienteinterés por la investigación del flujo
en el interior de los distintos equipos. En la figura 10.1 se muestra un panorama cualitativo de los campos
científico-técnico que intervienen en el estudio de las turbomáquinas.

MECÁNICA DE FLUIDOS

Termodinámica y
transferencia de calor

Ciencia de los materiales

Turbomáquinas:
a) Investigación
b) Desarrollo
c) Diseño
d) Construcción
e)Mantenimiento

Acústica

Mecanización industrial

Control eléctrico

Matemáticas
aplicadas

Mecánica del sólido y
análisis de vibraciones

Desarrollos informáticos

Figura 10.1.- Campos científico-técnicos y etapas en el estudio de las turbomáquinas.

Las variables básicas que intervienen en el estudio de turbomáquinas son también numerosas y se
pueden agrupar en las siguientescategorías:
Variables geométricas (diámetros, ángulos, espesores, huelgos,...).
Variables mecánicas (par, velocidad de giro, potencia en el eje, esfuerzos,...).
Variables fluidodinámicas (presión, velocidad, caudal, temperatura, densidad, viscosidad,…)
La definición general presentada se matizará para cada tipo de turbomáquina al presentarse la
clasificación de las mismas en el próximo apartado. Encualquier caso, se debe señalar aquí que las
turbomáquinas más comunes son las bombas, los compresores, los ventiladores y las turbinas.

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Apuntes de Mecánica de Fluidos
JMC 06

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10.1.2.- Clasificación general de las turbomáquinas.
En la figura 10.2 semuestra la clasificación general de las turbomáquinas. A continuación se detallan y
especifican cada uno de los criterios y diferencias existentes. Para ello se debe tener presente el proceso global de
intercambio de energía en el rodete de una turbomáquina, descrito en el apartado anterior.

⎧
⎧
⇒ Bombas.
⎧ Aumento de presión
⎪
⎪
⎪
Generadoras ⎨Aumento de energía potencial ⇒ Tornillo deArquímedes.
⎪
⎪
⎪Generación de energía cinética ⇒ Hélices (marinas).
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎪
⎪
⎪
⎪
⎪ Hidráulicas (Flujo incompresible) ⎨
⎪
⎪
⇒ Turbinas Pelton (Acción).
⎧ Disminución de energía cinética
⎪
⎪
⎪
⎪
⎧Turbinas Kaplan (Axiales).
⎪
⎪
⎪ Receptoras ⎨
⎪
⎪
⎪
⎪ Disminución de presión ⎨Turbinas Francis (Centrífugas y mixtas).
⎪
⎪Turbinas de flujo cruzado (Ossberger).
⎪...