Turbinas radiales

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TURBINAS RADIALES

HISTORIA DE TURBINAS RADIALES

La evolución de la turbina de flujo radial ha tenido una larga historia y fue concebida en principio con el propósito de producir potencia hidráulica hace más de 150 años. Un ingeniero trances. Fourneyron, desarrolló la primera turbina hidráulica con éxito comercial (hacia 1830), del tipo radial centrífuga. Francis y Boyden en USA(hacia 1847) construyeron una turbina hidráulica del tipo radial centrípeta, que dio excelentes resultados y fue muy considerada. Este tipo de máquina se conoce ahora como turbina Francis, y se puede ver una disposición simplificada de ella en la figura a continuación.



Se observará que la trayectoria del flujo va desde una dirección radial a lo que es sustancialmente una direcciónaxial. Una trayectoria del flujo en la dirección contraria (radial centrífuga), para una turbina de un solo escalonamiento, crea de todas formas diversos problemas, uno de los cuales (discutido más adelante) es un bajo trabajo específico. No obstante, como apuntó Sheperd las turbinas de vapor centrífugas de muchos escalonamientos han recibido una aceptación considerable en Europa.TURBINAS RADIALES
Son aquellas en las cuales el fluido se mueve en el rodete esencialmente en planos transversales al eje de la máquina siendo el desplazamiento radial centrípeto o centrífugo y el desplazamiento axial nulo.

Flujo a través de una turbina radial

La turbina radial tiene muchos componentes similares al compresor centrífugo. Sin embargo, los nombres y función de laspartes difieren. Existen dos tipos de turbinas radiales principalmente, a sabe: la cantilever y la de flujo mixto.
La turbina radial tipo cantilever, comúnmente posee alabes bidimensionales y usa ángulos de entrada no-radiales. En este caso no hay aceleración del flujo a través del rotor, el cual es el equivalente, a una turbina de acción, además este tipo de turbina no es muy utilizada porsu baja eficiencia.
La turbina radial de flujo mixto como la que se ve en la figura (A) es el tipo más usado actualmente. En la figura (A) se muestran las partes principales de la turbina radial de flujo mixto. El funcionamiento es el siguiente: El colector recibe el flujo de gases de la combustión, este colector comúnmente tiene área transversal decreciente, y en algunos diseños, estecolector es usado como toberas directoras, este tipo de uso del colector es empleado comúnmente en los turbocompresores donde la eficiencia no es muy importante.
En el caso de que se use toberas directoras, estas son fijadas alrededor del rotor y su función es guiar el flujo hacia los alabes dándoles la dirección adecuada. El flujo es acelerado en su viaje a través de los alabes del rotor, y en elcaso de turbinas de baja reacción la aceleración total ocurre en las toberas. A continuación la figura A:



TRANSFERENCIA DE ENERGIA EN TURBINAS RADIALES
Como ya se indico anteriormente, el flujo en este tipo de turbina es en sentido radial, pudiendo ser su sentido hacia el eje (flujo centrípeto), o hacia la periferia (flujo centrífugo), como se puede ver en -las figuras (A) y (B).Figura A, Diagrama de velocidades a la entrada y a la salida del rotor de una turbina de vapor radial centrípeta, de un escalonamiento.

Figura B. Diagrama de velocidades a la entrada y a la salida del rotor de una turbina de vapor radial centrifuga, de un escalonamiento3

Las turbinas de flujo centrípeto tienen mejor transferencia de energía, pues se aprovecha la acción de la presión de losgases de la combustión debido a la acción centrípeta, representada por el término:

U12-U222

Recordando el estudio de la transferencia bajo la forma de componentes energéticos, cuya expresión es:

t=V12-V222+U12-U222+Vr22-Vr122

El término de acción centrípeta U12-U222, es positivo si U1>U2, es decir, si la velocidad periférica a la entrada de los gases es mayor que la de...
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