Turbomaquinas

TURBOMÁQUINAS

Una Turbomáquina es aquella máquina cuyo componente principal es un rotor a través del cual pasa un fluido de forma continua cambiando su cantidad de movimiento, siendo esto aprovechado como una entrega de energía del fluido a la máquina (turbomáquinas motoras) o de la máquina al fluido (turbomáquinas generadoras).

Aspectos importantes de las Turbomáquinas

- Estáncompuestas principalmente de un rodete, también llamado rotor o alabes móviles.
- Por el rotor pasa un fluido continuo, no tiene que ser constante sólo continuo (no se acumula ni se pierde fluido, éste sólo entra y sale del rotor de manera continua).
- Existe un cambio de la cantidad de movimiento del fluido, generando fuerzas que se aplican al rotor.

Clasificación de las Turbomáquinas- Según su aprovechamiento de energía.
- Según el tipo de fluido de trabajo.
- Según la forma del rodete o la proyección que tiene el fluido cuando pasa a través de la turbomáquina.
- Según el cambio de presión del fluido al pasar a través del rodete.

Aprovechamiento de Energía

Turbomáquinas motoras o activas son aquellas máquinas que reciben la energía del fluido y latransforman en energía de movimiento de un rotor, y de éste a un eje (termodinámicamente hablando, es un sistema que entrega trabajo)

Turbomáquinas generadoras o pasivas reciben la energía por el movimiento a través de un eje, que a su vez mueve un rotor y se la entregan al fluido (termodinámicamente hablando, es un sistema que recibe trabajo).

Tipo de Fluido de Trabajo

Turbomáquina Térmicaes aquella donde el fluido de trabajo cambia su densidad al pasar a través del rodete o rotor (turbinas a gas, turbinas a vapor).

Turbomáquina Hidráulica es aquella donde la densidad del fluido que pasa a través de la máquina, no cambia. (bombas, turbinas hidráulicas, ventiladores).

Forma del Rodete o Proyección del Fluido

Rodete Radial: Cuando el fluido se proyecta pasandoperpendicular al eje.

Rodete Axial: Cuando el fluido se proyecta pasando paralelo al eje.

Rodete semiaxial, mixto o diagonal: El fluido se proyecta inicialmente radial y luego axial o viceversa al pasar a través del rodete.

Rodete transversal: Este es un caso particular que se da solamente para la turbina Pelton

Cambio de presión en el rodete

Turbomáquina de acción es aquella donde la presióndel fluido no cambia entre la entrada y la salida del rodete. Un ejemplo de ésta es la turbina Pelton.

Turbomáquina de reacción donde la presión del fluido cambia entre la entrada y la salida del rodete. Un compresor, por ejemplo, estaría clasificado como una turbomáquina de reacción.

1( Ley de la Termodinámica para un sistema abierto

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Este sistema abierto se puedeconvertir en una turbomáquina haciendo las siguientes suposiciones:

- La masa de entrada es igual a la masa de salida (sistema continuo)
- No hay cambio de fase dentro de la turbomáquina.
- No hay transferencia de calor con el medio que la rodea, en resumen, trabajamos con una máquina adiabática.

La 1( Ley de la Termodinámica queda de la siguiente manera:

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De modo que:

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Turbomáquinas Hidráulicas

Recordemos que estas turbomáquinas son aquellas que trabajan con un fluido incompresible, es decir, que no cambia su densidad. Por lo tanto podemos decir que:

vE = vS debido a que (E = (S

Para las turbomáquinas hidráulicas no hay cambio de temperatura tal que afecte la energía interna del fluido, por lo tanto:

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Para el caso de las turbomáquinas generadoras el trabajo será negativo. Para trabajar con valores positivos escribimos la expresión del trabajo de una turbomáquina generadora de la siguiente manera:

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Estudiemos el sistema para una turbomáquina generadora:

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Veamos el caso para el sistema de una turbomáquina hidráulica...