Teoria De Las Turbomaquinas Parte I

MAQUINAS HIDRAULICAS

ING. NELVER J. ESCALANTE ESPINOZA

1 ING. NELVER J. ESCALANTE ESPINOZA

TURBOMÁQUINAS HIDRAULICAS

1) DEFINICION

Es un artefacto ó maquina en el cual se recibe o se transfiere energía a un fluido que
fluye continuamente, gracias a la acción dinámica de una o varias hileras de alabes
móviles.
Se define como “hidráulicas” las turbo máquinas en que el volumen especifico delfluido no varía o varia en medida despreciable durante su recorrido al interior de la
maquina (como en el caso de los ventiladores).

2) CLASIFICACION

I .- POR EL SENTIDO DE LA TRANSFERENCIA DE ENERGIA
A)- MOTRICES: Producen energía; En las cuales el fluido cede trabajo a las
paredes sólidas móviles.
* TURBINAS
B)- MOVIDAS

: Consume energía; En las cuales las paredes sólidas

móviles cedentrabajo al fluido. * BOMBAS

II.- POR LA DIRECCION DEL FLUJO EN EL ROTOR
RADIAL

BOMBA

TURBINA
2 ING. NELVER J. ESCALANTE ESPINOZA



Centrifuga



Centrípeta

AXIAL

BOMBA
TURBINA

AXIAL

SEMIAXIAL

BOMBA

TURBINA

3 ING. NELVER J. ESCALANTE ESPINOZA

TANGENCIAL

PELTON

Las turbo máquinas hidráulicas operativas están integradas por las turbo bombas y por
los ventiladores; Las turbo máquinashidráulicas motrices están integradas por las
turbinas hidráulicas (Pelton, Francis y Kaplan)

III.- POR LA VARIACION DE LA DENSIDAD DEL FLUIDO
A)- TURBOMAQUINAS HIDRAULICAS: ρ= Cte. Axial – Radial
 Turbinas y bombas hidráulicas
 Ventiladores de gases
 Molino de viento
B)- TURBOMAQUINAS TERMICAS: ρ#Cte.
 Turbinas de vapor y gases
 Los turbocompresores de aire y gases

IV.- POR LA VARIACION DE LAPRESION ATRAVES DEL ROTOR
A)- PRESION CONSTANTE: De acción (Pelton)
B)- PRESION VARIABLE : De reacción

V.- POR EL TIPO DE FLUIDO
A)- HIDRAULICA
B)- TERMICA

4 ING. NELVER J. ESCALANTE ESPINOZA

VENTAJAS DE LAS TURBOMAQUINAS
 Debido a las altas velocidades alcanzables se puede obtener:
ALTA POTENCIA / PESO O VOLUMEN DE MAQUINA
 Simplicidad mecánica (Pocos elementos)
 Bajo costo de reparación ymantenimiento (1/3 de una maquina alternativa)

DESVENTAJAS DE LAS TURBOMAQUINAS
 Limitaciones en la aplicación de altas presiones.

ELEMENTOS DE LAS TURBOMAQUINAS

A)- ROTOR: Elemento de máquina que produce las transformaciones de energía ya
sea como bomba ó turbina.
PARTES:

-

 Disco
 Sistema de alabes
Existe una velocidad angular (RPM); Absorve - Bomba
Existe una potencia;
Genera – Turbina5 ING. NELVER J. ESCALANTE ESPINOZA

B)- ESTATOR: Elemento estático que proyecta el fluido hacia el rotor; Es un
conjunto de pequeñas toberas.
PARTES:
-

 Sistema de alabes estáticos
No existe una velocidad angular (RPM)
No existe una potencia.

6 ING. NELVER J. ESCALANTE ESPINOZA

C)- CARCAZA: Elemento que contribuye como soporte, cubre al rotor – estator, y
permite aumentar la presión delfluido. A la carcaza también se le llama voluta o
espiral.

CONDUCTO
CONDUCTO
SALIDA/ENTRADA
DE
SALIDA

ω

IMP
DIF

7 ING. NELVER J. ESCALANTE ESPINOZA

BOMBA
Brida de
TURBINA
Salida

ALTURA EFECTIVA “H”
W

PI
TI
CI

PII
TII
CII

TURBOMAQUINA

ZII
ZI

Q

I : Sección de baja energía (Baja presión)
II : Sección de alta energía (Alta presión)

Consideramos el sistema termodinámico cerrado formado porel fluido que en el instante
“t” se encuentra entre las secciones I y II. Escribimos la ecuación del primer principio para el
sistema con referencia al intervalo de tiempo "t  t  dt" :

dQ  dW*  dU  dEc  dEp
“ dQ ”: Es el calor neto que ha cruzado la frontera del sistema y tiene el signo
positivo si es calor que ha ingresado el sistema mientras tiene signo negativo si
es calor que ha salidodel sistema.
“ dW * ”: Expresa el balance del intercambio de trabajo entre el sistema y el sistema
exterior y tiene el signo positivo si es trabajo que el sistema ha cedido mientras
tiene el signo negativo si es trabajo que el sistema ha recibido.






Resulta dW *    F  V dt siendo F la genérica fuerza que se ejerce sobre la


frontera del sistema y V la velocidad de su punto de...