Turbomáquina

Ventilador de escritorio Westinghouse antiguo; fácilmente se puede identificar que es una turbomáquina. Obsérvese que intercambia energía con el aire que impulsa y que su parte principal es una rueda con palas.

Una turbomáquina es una máquina cuyo elemento principal es un rodete (rotor giratorio) a través del cual pasa un fluido de forma continua, cambiando éste su cantidad de movimiento por acción de la máquina. Se da así una transferencia de energía entre la máquina y el fluido a través del momento del rotor sea en sentido máquina-fluido (como en el caso de una bomba hidráulica) o fluido-máquina (como en el caso de una turbina).

Las turbomáquinas se diferencian de otras máquinas térmicas en el hecho de que funcionan de manera continua y no discreta como es el caso de los compresores de émbolo, las bombas de vapor a pistón o los populares motores alternativos de pistón (todas ellas máquinas de desplazamiento volumétrico o positivo). Además, a diferencia de motores rotativos como el motor Wankel, dicho intercambio de energía se produce por un intercambio de momento debido al giro del rotor. De forma aproximada, se suele referir a las turbomáquinas como aquellas que cumplen la ecuación de Euler, si bien esta solo es exacta para el caso unidimensional:

Este tipo de máquinas son muy usadas en la actualidad para generación de energía eléctrica donde se usa en casi todas las tecnologías empleadas ( turbina de gas, turbina de vapor, turbina eólica, turbina hidráulica), como mecanismo de propulsión para vehículos ( turborreactores, turbohélices y turbofanes en aviones, turbinas de gas para algunos ferrocarriles y barcos) y para accionar un fluido ( bombas hidráulicas en sistemas de abastecimiento de agua, turbocompresores en motores para vehículos e instalaciones industriales, ventiladores de múltiples usos).

Esquema de un " turbofán", un motor que combina diversos tipos de turbomáquinas térmicas.

Conceptos básicos

Triángulo de velocidades

En el lenguaje de las turbomáquinas se habla de triángulo de velocidades para referirse al triángulo formado por tres vectores los cuales son:

Triángulo de velocidades.
  • La velocidad absoluta del fluido
  • La velocidad relativa del fluido respecto al rotor
  • La velocidad lineal del rotor

Estos tres vectores forman un triángulo ya que la suma en un mismo punto es igual a en ese punto por leyes del movimiento relativo de la mecánica clásica ( transformación de Galileo o composición de velocidades).

El ángulo entre los vectores y es denotado y el ángulo entre los vectores y es denotado . Esta nomenclatura será utilizada a través de todo este artículo y es norma DIN 1331.

Other Languages
català: Turbomàquina
euskara: Turbomakina
français: Turbomachine
hrvatski: Turbostroj
italiano: Turbomacchina
日本語: ターボ機械
Nederlands: Turbomachine
norsk nynorsk: Straumingsmaskin
română: Turbomașină
svenska: Turbomaskin
中文: 渦輪機構