Turbomáquina

Archiu:Westinghouse Goodness.JPG

Ventilador d'escritori Westinghouse antic; fàcilment es pot identificar que és una turbomáquina. Observe's que intercanvia energia en l'aire que impulsa i que la seua part principal és una roda en pala.

Una turbomáquina és un mecanisme que establix un intercanvi energètic en una corrent decorreguda per mig de l'acció combinada d'elements fixos i elements giratoris (l'orige del vocablo turbo és llatí i significa mola). La transferència d'energia pot ser en abdós sentits, si la màquina incrementa l'energia del decorregut es tracta d'una bomba hidràulica o compressor o si la màquina extrau energia del decorregut es tracta d'una turbina. A diferència de les màquines volumètriques o de desplaçament positiu, les turbomáquinas funcionen de manera contínua, és dir, es tracta de sistemes oberts en els que la corrent decorreguda és contínua.

Si be la presència de l'element giratori és imprescindible per a que la transferència d'energia siga possible entre màquina i decorregut, els elements fixos poden no estar presents en alguns tipos de turbomáquina com en els ventiladors. No obstant, en la majoria dels casos, la presència i forma dels elements fixos és essencial per a que la màquina complixca la seua tasca.

Conceptes bàsics

Triàngul de velocitats

En el llenguage de les turbomáquinas es parla de triàngul de velocitats per a referir-se al triàngul format per tres vectores els quals són:

Archiu:Turbomaquinas tdv.jpg

Triàngul de velocitats.

Símbol	Nom
$\overrightarrow{c}$	Velocitat absoluta del decorregut
$\overrightarrow{w}$	Velocitat relativa del decorregut respecte al rotor
$\overrightarrow{u}$	Velocitat llineal del rotor

Estos tres vectores formen un triàngul ya que la suma $\overrightarrow{w}+\overrightarrow{u}$ en un mateix punt és igual a $\overrightarrow{c}$ en eixe punt per lleis del moviment relatiu de la mecànica clàssica (transformació de Galileo o composició de velocitats).

L'àngul entre els vectores $\overrightarrow{c}$ i $\overrightarrow{u}$ és denotat $\alpha$ i l'àngul entre els vectores $\overrightarrow{w}$ i $\overrightarrow{u}$ és denotat $\beta$. Esta nomenclatura serà utilisada a través de tot este artícul i és norma DIN 1331.

Classificació

Les turbomáquinas poden classificar-se d'acort a varis criteris com a funcionament, composició o sentit de fluix de l'energia.

D'acort en el sentit del fluix d'energia

• Motores: L'energia és entregada pel decorregut a la màquina, i esta entrega treballe mecànic. La majoria de les turbomáquinas motores són cridades «turbinas», pero dins d'este gènero també entren els molins de vent. Posteriorment l'energia mecànica pot ser transformada en un atre tipo d'energia, com l'energia elèctrica en el cas de les turbines elèctriques.
• Generadores: L'energia és entregada per la màquina al decorregut, i el treball s'obté d'est. En este gènero entren les bombes, sopladores, turbocompressors, ventiladorés, i uns atres.

D'acort en la forma que presenta el decorregut proyectat a través del rotor

Archiu:Kartell Kraftwerk, Pelton Turbine.jpg

Turbina Pelton, esta és una turbomáquina travessera d'admissió parcial.

• Radial: Si la trayectòria que seguix el decorregut és principalment perpendicular a l'eix de rotació (centrífugas o centrípetas segons la direcció de moviment). Ej: Turbina Francis.
• Axial: Quan la trayectòria del decorregut és fonamentalment paralel a l'eix de rotació. Ej: Turbina Kaplan.
• Diagonal: Fluix diagonal a l'eix de rotació.

D'acort en el tipo de decorregut que manegen

• Tèrmiques: Quan el canvi en la densitat del decorregut és significatiu dins de la màquina, com en compressors.
• Hidràuliques: Quan el canvi en la densitat del decorregut no és significatiu dins de la màquina, com en bombes o ventiladors.

D'acort en el canvi de pressió en el rotor

• Acció: no existix un canvi de pressió en el pas del decorregut pel rotor. Ej: Turbina Pelton.
• Reacció: existix un canvi de pressió en el pas del decorregut pel rotor. Ej: Turbina Francis, turbina Kaplan.

D'acort en el tipo d'admissió o emissió

• Total: tot el rotor és tocat pel decorregut de treball.
• Parcial: no tot el rotor és tocat pel decorregut de treball.

Vore també

• Álabe
• Màquina
• Motor d'esquelet extern

Bibliografia

• DIXON, S.L. i HALL, C.A. , Fluïu Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery, Elsevier, 2010.
• JAPIKSE, D. i BAINES, N. C., Introduction to Turbomachinery, Concepts ETI, Inc., Oxford Oxford University Press, 1997.
• MUÑOZ, M., VALDÉS, M. i MUÑOZ, M., Turbomáquinas tèrmiques: Fonaments del disseny termodinàmic, ETSII-UPM, Madrit, 2001.
• TIZÓN, J. M., Turbomáquinas: Anàlisis, Disseny i Simulació Numèrica, Dextra, Madrit, 2019.