Turbinas a reacción

TURBINAS A REACCION

Se consideran como turbinas de reacción, aquellas turbinas en las que cada una de las láminas de fluido que se forman, después de pasar el agua a través de las palas fijas y directrices, no se proyectan hacia los álabes del rodete de manera frontal, sino que, más bien, se trata de un deslizamiento sobre los mismos, de tal modo que el sentido de giro del rodete no coincidecon la dirección de entrada y salida del agua.
El agua, en su recorrido entre los álabes del rodete cambia de dirección, velocidad y presión. Todo ello, provoca una reacción en el rodete, dando origen a la potencia producida en la turbina, cuyo valor, paradójicamente está en función de la carga perdida por el líquido en su desplazamiento. Como ejemplos de turbinas de reacción, están las Francis yKaplan.
Tratándose de turbinas grandes, las de reacción suelen ser de mayor rendimiento que las de acción, ocurriendo lo contrario en el caso de turbinas pequeñas. Ahora bien, estableciendo la comparación para una misma potencia e igual altura de salto, una turbina de reacción puede girar a mayor velocidad específica que una de acción, proporcionando mayor rendimiento la primera.
Las turbinasde reacción aprovechan la energía del fluido (vapor o gases calientes a alta presión), pero a diferencia de las turbinas de impulso, su expansión ocurre en los álabes fijos y en los álabes móviles.
ETAPAS DE REACCION
La etapa de una turbina de reacción está constituida por un juego de álabes fijos o toberas y un juego de álabes móviles. Sin embargo, ocurre una caída de presión en los álabesmóviles que están dispuestos en forma de toberas. El flujo de gases o vapor que entra en los álabes fijos de una etapa de reacción lo hace a través de toda su circunferencia, por lo que se dice que es de admisión total.
En los álabes fijos, el fluido es acelerado mientras que su presión y entalpía disminuyen debido a la disposición de tobera de los canales formados por cada par de álabes. El flujo quesale de estos, entra al conjunto de álabes móviles cuyos canales tienen también forma de tobera, haciendo que el fluido incremente su velocidad relativa con respecto a los álabes mientras que la presión y entalpía disminuyen. La energía producida por el cambio en el momentum de los gases, es absorbida por los álabes móviles y transmitida al eje en forma de trabajo útil.
PRINCIPIO DEFUNCIONAMIENTO DE UNA TURBINA A REACCION
Velocidades absolutas de entrada y salida, (Vae , Vas): son las velocidades del flujo con respecto a un punto estático del sistema como el estator o la carcasa.
Velocidades relativas de entrada y salida, (Vre , Vrs): son las velocidades del flujo con respecto a un punto (generalmente medio) del álabe del rotor.
Velocidad del álabe (Vb) es la velocidad lineal con lacual se desplaza un punto (generalmente medio) del álabe del rotor.

El cambio en la velocidad neta del fluido que pasa a través de los álabes puede apreciarse más fácilmente cuando los triángulos que forman las velocidades a la entrada y a la salida del álabe móvil se superponen en el lado común que representa la velocidad (Vb).
A diferencia de los álabes de impulso en los cuales la velocidadrelativa de salida es ligeramente menor a la velocidad relativa de entrada debido a las pérdidas por fricción, en los álabes de reacción la velocidad relativa de salida se ha incrementado con respecto a la velocidad relativa de entrada debido a la caída de entalpía que ocurre en los álabes móviles.


El cambio neto de la velocidad BE en los alabes móviles es también el resultado de la sumavectorial de la variación de las velocidades de volteo (Vw) y la variación de las velocidades de cruce axial (Vf).


La potencia que produce una turbina de reacción está asociada con la rapidez con la cual se realiza el trabajo y puede calcularse a partir de:

EFICIENCIA DE UNA ETAPA DE REACCION
Para hacer el análisis de la eficiencia de una etapa de reacción, se tendrán en cuenta las...