Turbocompresores

III.- TURBOCOMPRESORES

III.1.- INTRODUCCION Los turbocompresores son turbomáquinas térmicas que sirven para comprimir un gas; se pueden dividir en dos grupos: soplantes y turbocompresores. Las máquinas hidráulicas TMH para gases se denominan ventiladores. Los ventiladores generan un incremento de presión total ∆ ptotal pequeño, del orden de 1 m. de c. a., o una relación de compresión 1,1. Siel incremento de presiones no excede el valor indicado, la variación de volumen específico del gas a través de la máquina se puede despreciar en el cálculo de la misma, por lo que el ventilador es una TMH. En la actualidad, en el diseño de una turbomáquina hay que tener en cuenta la compresibilidad del fluido para incrementos de presión mucho menores, hasta 0,3 m. de c.a., por lo que losventiladores, hasta dicho incremento de presión, se pueden diseñar como TMH. Los soplantes o turbosoplantes son máquinas destinadas a comprimir generalmente aire, en las que la relación de compresión es, 1,1 < εc < 3; no tienen ningún tipo de refrigeración incorporada y, en general, son de un único escalonamiento. Así por ejemplo, para el aire que se precalienta en los recuperadores de los altos hornos, lasoplante tiene que impulsarle a una presión equivalente a la resistencia de la conducción, más la resistencia de las toberas de inyección en la zona de fusión de los hornos, con una relación de compresión del orden de 3, utilizándose en estas circunstancias soplantes de varios escalonamientos, en los que el aire no se refrigera, ya que posteriormente habría que precalentarle antes de introducirleen el horno. Las turbosoplantes se pueden clasificar en función de la relación de compresión εc en la forma: soplantes de BP.......: soplantes de MP......: soplantes de AP.......: = 1,1 a 1,5 = 1,5 a 2,5 c c = 2,5 a 4.
c

El número de revoluciones de los turbosoplantes varía de 3.000 a 21.000 rpm.
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Los turbocompresores son máquinas térmicas que comprimen gases conrelaciones de compresión mayores, y por ello tienen incorporada refrigeración, a no ser que su destino aconseje lo contrario, como sucede en los turbocompresores de las turbinas de gas. Tanto los turbosoplantes como los turbocompresores pueden ser radiales o centrífugos, diagonales (semiaxiales o de flujo mixto) y axiales, siendo los primeros y los últimos los más importantes. Aunque en el campo delas grandes presiones el compresor alternativo es aún insustituible, la evolución de los turbocompresores hace posible su aplicación a presiones cada vez más elevadas, con grandes caudales, lográndose máquinas de mayor potencia unitaria y de mejor rendimiento. Uno de los factores que más han influido en la investigación de la mejora de rendimientos en los turbocompresores ha sido el desarrolloespectacular de la turbina de gas en los últimos años, ya que el turbocompresor forma parte integral de dicha máquina; la potencia neta de una turbina de gas es igual a la potencia útil desarrollada por la turbina, menos la potencia absorbida por el turbocompresor, por lo que la mejora del rendimiento del turbocompresor es de gran influencia en el desarrollo de la turbina de gas. En las turbinas degas de aviación o turborreactores, el turbocompresor axial en comparación con el turbocompresor centrífugo ofrece la ventaja de mayor potencia para una misma sección transversal, por lo que el avión dotado de turborreactor con turbocompresor axial tiene un coeficiente de arrastre menor, en igualdad de potencia, que el dotado de turbocompresor centrífugo. Así se explica que pocas máquinas hayanconocido un desarrollo tan espectacular como el turbocompresor axial desde la patente de Parsons en 1901 hasta el turbocompresor axial actual. Los primeros turbocompresores axiales se construyeron alrededor de 1900 por Sir Charles Parsons; tenían una baja relación de compresión, así como rendimientos muy modestos, del orden del 55%, por lo que se abandonaron en favor de los turbocompresores...