Turbomaquinas

3.9.- Turbomaquinas.


3.9.1.- Introducción:

Una turbomáquina es un aparato en el cual el movimiento de un fluido no confinado se altera de manera que transmite potencia desde o hacia el eje. También se dice que crea un empuje de propulsión.


← Los equipos pueden ser:
• Bombas, el fluido es un líquido.
• Compresor, transmite energía a un gas de manera de obtener alta presiónpero con velocidad baja
• Ventiladores, causa movimiento de un gas con un pequeño cambio de presión.
• Sopladores, imparte velocidad y presión sustanciales en un gas

Una bomba utiliza energía mecánica para entregar energía al fluido; una turbina absorbe energía del fluido y para entregar energía mecánica. En ambos casos se modifica la energía total del flujo que atraviesa laturbomáquina.
En general, en una máquina hidráulica, el agua intercambia energía con un dispositivo mecánico de revolución que gira alrededor de su eje de simetría; éste mecanismo contiene una o varias ruedas, llamadas rodetes, los cuales están provistos de álabes, de forma que entre ellos existen unos espacios libres o canales por los que circula el agua.

Las ruedas hidráulicas son las primerasmáquinas hidráulicas utilizadas por el hombre. En ellas, la energía potencial del agua se transforma en energía mecánica, tal como se muestra en la figura de la derecha, o bien, su energía cinética se transforma en energía mecánica, como se indica en las dos figuras de la izquierda (Fig.3.23).

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Fig3.23

3.9.2.- Clasificación.
Las Ruedas Hidraulicas se clasifican en:
- Ruedas movidaspor el costado
- Ruedas movidas por debajo
- Ruedas movidas por arriba

Algunas características de las ruedas hidráulicas son:
- Su diámetro decrece con la altura H del salto de agua.
- A medida que el caudal es mayor, se diseñan con aspas más grandes.
- Los rendimientos o eficiencias son del orden del 50% debido a la gran cantidad de engranajes intermedios.
- La velocidad de rotaciónvaría entre 4 y 8 rpm.
- Las potencias son bajas: entre 5 y 15 Kw.

3.10.- Turbinas Hidráulicas
En la actualidad, en centrales hidroeléctricas se utilizan las llamadas turbinas hidráulicas, cuyo principio de funcionamiento es el mismo que el de las ruedas hidráulicas: la energía de movimiento del agua se transforma en el movimiento de giro de un eje. Sin embargo, se diferencian de las ruedashidráulicas en su construcción y en las mayores velocidades obtenidas, de forma que su rendimiento es mucho más elevado que el de las ruedas hidráulicas y, además pueden construirse para potencias mucho mayores.
Una turbina se compone básicamente de tres partes diferentes que el fluido va atravesando sucesivamente: el distribuidor, el rodete y el difusor.

El distribuidor es un órgano fijocuya misión es dirigir el agua, desde la sección de entrada de la máquina hacia la entrada en el rodete, distribuyéndola alrededor del mismo, (turbinas de admisión total), o a una parte, (turbinas de admisión parcial), es decir, permite regular el agua que entra en la turbina, desde cerrar el paso totalmente, caudal cero, hasta lograr el caudal máximo. El distribuidor también cumple la función detransformar la energía de presión en energía de velocidad.
En las turbinas hélico-centrípetas y en las axiales está precedido de una cámara espiral (voluta) que conduce el agua desde la sección de entrada, asegurando un reparto simétrico de la misma en la superficie de entrada del distribuidor.
El rodete es el elemento esencial de la turbina, estando provisto de álabes en los que tiene lugar elintercambio de energía entre el agua y la máquina.
El difusor o tubo de aspiración, es un conducto por el que desagua el agua que sale del rodete, generalmente con ensanchamiento progresivo, y la conduce hasta el canal de fuga.


3.11.- Clasificación de Turbinas


Existen principalmente tres criterios de clasificación:

A) De acuerdo a si la presión varía o no en el rodete, las...