Turbomáquinas
Turbomáquinas , en ingeniería mecánica , describe máquinas que transfieren energía entre un rotor y un fluido , incluidas tanto turbinas como compresores . Mientras que una turbina transfiere energía de un fluido a un rotor, un compresor transfiere energía de un rotor a un fluido. [1] [2]
Estos dos tipos de máquinas se rigen por las mismas relaciones básicas, incluida la segunda ley de movimiento de Newton y la ecuación de bomba y turbina de Euler para fluidos compresibles . Las bombas centrífugas también son turbomáquinas que transfieren energía de un rotor a un fluido, generalmente un líquido, mientras que las turbinas y los compresores generalmente funcionan con un gas. [1]
Las primeras turbomáquinas podrían identificarse como ruedas hidráulicas , que aparecieron entre los siglos III y I a. C. en la región mediterránea. Estos se utilizaron durante todo el período medieval y comenzaron la primera Revolución Industrial . Cuando se empezó a utilizar la energía del vapor , como la primera fuente de energía impulsada por la combustión de un combustible en lugar de fuentes de energía naturales renovables, esto fue como motores alternativos . Turbinas primitivas y diseños conceptuales para ellas, como el gato de humo , aparecían de forma intermitente pero las temperaturas y presiones requeridas para una turbina prácticamente eficiente excedían la tecnología de fabricación de la época. La primera patente para turbinas de gas fue presentada en 1791 porJohn Barber . Las turbinas hidroeléctricas de agua y las turbinas de vapor prácticas no aparecieron hasta la década de 1880. Las turbinas de gas aparecieron en la década de 1930.
La primera turbina de tipo de impulso fue creada por Carl Gustaf de Laval en 1883. A esto le siguió de cerca la primera turbina de tipo de reacción práctica en 1884, construida por Charles Parsons . El primer diseño de Parsons fue una unidad de flujo axial de etapas múltiples, que George Westinghouse adquirió y comenzó a fabricar en 1895, mientras que General Electric adquirió los diseños de Laval en 1897. Desde entonces, el desarrollo se ha disparado desde el diseño inicial de Parsons, produciendo 0,746 kW, a las modernas turbinas de vapor nucleares que producen más de 1500 MW. Hoy en día, las turbinas de vapor representan aproximadamente el 90% de la energía eléctrica generada en los Estados Unidos. [ cita requerida ] Luego, las primeras turbinas de gas industriales en funcionamiento se utilizaron a fines de la década de 1890 para alimentar las luces de las calles (Meher-Homji, 2000).
En general, los dos tipos de turbomáquinas que se encuentran en la práctica son turbomáquinas abiertas y cerradas. Las máquinas abiertas como hélices , molinos de viento y ventiladores sin cubierta actúan sobre una extensión infinita de fluido, mientras que las máquinas cerradas funcionan sobre una cantidad finita de fluido a medida que pasa a través de una carcasa o carcasa. [2]
Las turbomáquinas también se clasifican según el tipo de flujo. Cuando el flujo es paralelo al eje de rotación , se denominan máquinas de flujo axial, y cuando el flujo es perpendicular al eje de rotación, se denominan máquinas de flujo radial (o centrífugo). También existe una tercera categoría, denominada máquinas de flujo mixto, donde están presentes componentes de velocidad de flujo tanto radial como axial. [2]
