Turbinas

INTRODUCCION:
Las turbinas de vapor y gas se pueden clasificar de varias formas. La primera es de acuerdo a la dirección general del flujo de fluído de trabajo a través de la máquina, es decir en flujo radial y flujo axial. Hoy día la mayor parte de las turbinas están diseñadas para el flujo axial del vapor o gas (no así los compresores), por lo que este capítulo se dedicará principalmente alestudio de turbinas de flujo axial.
La turbina de vapor Ljunstrom, usada principalmente en Europa es una turbina de flujo radial. El vapor fluye hacia afuera en dirección radial a través de álabes en rotación. Juegos de álabes alternativos giran en direcciones opuestas, por lo cual son posibles velocidades de vapor relativamente altas, lo que implica buena performance. Se han construído numerosaspequeñas turbinas de flujo radial, sea con flujo del exterior hacia el eje o vice versa.
Las turbinas de vapor y gas, a pesar de usar fluídos de trabajo muy diferentes, tienen muchos puntos comunes de diseño, construcción y operación. Las mayores diferencias están en las presiones y temperaturas de trabajo de estas máquinas. Para turbinas a vapor, la temperatura máxima está hoy limitada a unos540 a 600ºC. En las turbinas de gas en cambio, la temperatura de ingreso de los gases a la turbina es de unos 1000ºC para las de uso industrial y hasta unos 1300ºC para turbinas a gas de uso aeronáutico y alta performance. Las presiones máximas son de unos 35 MPa para turbinas a vapor (350 bar), y entre 4 y 2 MPa para turbinas a gas. El tener altas presiones de admisión requiere una construcciónrobusta para las turbinas de vapor, en cambio las turbinas de gas son de construcción mas liviana.
El desarrollo de la turbina a vapor es el producto de los esfuerzos de muchos investigadores, entre los que destacan cuatro nombres. Durante la década de 1880 G.C.P. de Laval produjo las primeras turbinas a vapor de importancia comercial. Esta era una máquina simple de una etapa, y el diseño básicofue mejorado por C.G.Curtis y A.C.E.Rateau (a través de escalonamientos de velocidad y de presión respectivamente). Las máquinas anteriores son todas del tipo acción; C.A.Parsons, trabajando en forma independiente con un enfoque diferente produjo una turbina a reacción exitosa.
 
 
 

Turbina de Laval (de Acción)
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Turbina Parsons (de reacción,1884)
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También la idea de construir una turbina de gas es antigua. A comienzos de este siglo se construyó una máquina de este tipo, pero la operación práctica no fue exitosa. Los problemas radicaban en la no disponibilidad de materiales que sirvieran para la turbina y la falta de medios adecuados para comprimir el aire. Esto retardó el desarrollo de laturbina de gas por varias décadas. El progreso en este campo estuvo relacionado con el desarrollo de sobrealimentadores (turbochargers) para uso en motores de combustión interna en los años 30. La turbina a gas como máquina práctica se debe en gran parte a los esfuerzos de Frank Wittle en Inglaterra y los trabajos en Alemania en esa década.
9.2 ASPECTOS GENERALES DE TURBINAS DE ACCION Y REACCION:En las máquinas de cilindro y pistón, llamadas alternativas, se hace preciso intercalar un mecanismo biela-manivela entre el pistón motor y el eje principal de la máquina. En cambio en las máquinas rotativas, la energía del fluído de trabajo es convertida de inmediato en movimiento circular contínuo. Las máquinas rotativas se clasifican en las siguientes dos grandes familias:
Máquinas de émbolorotativo: Son variantes motrices de ideas como el compresor Root o Jager. Hoy tienen un muy escaso campo de aplicación.
Turbinas: En ellas el potencial energético disponible en un chorro de vapor o gas es captada por una rueda provista de álabes. Se clasifican en Turbinas de acción y en Turbinas de reacción. En las primeras la expansión del vapor se realiza en órganos fijos (toberas), y en...