UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTIAGO DE GUAYAQUIL
TERMODINAMICA
INVESTIGACIÓN
LAS TURBINAS, Y SU CLASIFICACIÓN
NOMBRE:
PEDRO RODRÍGUEZ
SEMESTRE A-2015
08-09-2015
¿Qué son las turbinas?
Una turbina es una máquina formada por
una rueda con varias paletas. Al recibir un
líquido de manera continuada en su parte
central, la turbina lo expulsa hacia su
circunferencia y consigue aprovechar su
energía para generar una fuerza motriz.
Lo que hace una turbina, por lo tanto, es sacar provecho de
la presión de un líquido para conseguir que una rueda con hélices
dé vueltas y produzca un movimiento. Puede decirse, por lo tanto,
que la turbina es un motor que produce energía mecánica.
Las hélices o paletas de la rueda están ubicadas en su
circunferencia. El líquido que ingresa en la turbina, por lo tanto,
genera la fuerza de tipo tangencial que le otorga movimiento a la
rueda, haciendo que gire. Un eje, finalmente, se encarga
de transferir dicha energía mecánica a otra máquina o dispositivo.
Algunos tipos de turbinas
Es posible distinguir entre una amplia variedad de turbinas de
acuerdo a su funcionamiento. Una turbina eólica, por ejemplo, es
aquella que aprovecha la energía cinética que se halla en el viento
para conseguir energía mecánica. Las turbinas eólicas eran
frecuentes en los molinos.
La turbina hidráulica, en cambio, trabaja con la energía que está
presente en un fluido. Gracias al eje que se encuentra vinculado a la
rueda, esta clase de turbina puede ofrecer la energía necesaria para
movilizar una máquina o para producir energía eléctrica a través de
un generador. Las centrales hidroeléctricas, de hecho, utilizan
turbinas de esta clase.
No podemos pasar por alto la existencia de lo que se conoce como
turbina Kaplan. Esta es un tipo de turbina de agua que basa su
funcionamiento en un rodete que viene a realizar la misma función y
de manera similar que la hélice de una embarcación. Si se da en
llamar así es en honor a su inventor, el ingeniero austriaco Víktor
Kaplan (1876 – 1934).
Aquel patentó dicho dispositivo y aunque, en un primer momento, se
consideró que no podría fabricarse ni tener el resultado esperado
finalmente acabó triunfando. Así, comenzó a emplearse tanto en
fábricas de textiles como en centrales eléctricas.
Por otro lado, también nos encontramos con la llamada turbina
Francis, que es de reacción y flujo mixto. Fue creada por James B.
Francis, es de tipo hidráulico y actualmente donde es empleada con
mayor asiduidad es en las centrales hidroeléctricas, ya que cuenta
con una gran eficiencia.
Dentro de la mencionada clasificación anterior se encuentran las
turbinas:
* De acción: el fluido no cambia de presión en ningún momento de
su paso por el rodete, sino que se reduce desde el valor que tiene al
ingresar en la turbina hasta alcanzar, en la corona directriz, la
presión atmosférica. Se distingue principalmente por no contar con
una tubería de aspiración. Una de las clases más eficientes es la
turbina Pelton, la cual tiene un flujo tangencial y un número bajo de
revoluciones, generalmente menor o igual a 30;
* De reacción: la presión de su fluido cambia considerablemente al
pasar por el rodete, ya que cuando ingresa en éste su valor es
superior al de la presión atmosférica y al salir muestra una
importante depresión. Entre sus características principales se puede
decir que cuenta con una tubería de aspiración que conecta la zona
de descarga de fluido con la salida del rodete. Según la
configuración de sus álabes (cada una de sus paletas curvas hacia las
cuales se dirige el impulso del fluido), es posible hablar de turbina
de álabes fijos y de álabes orientables (ambas pueden tener flujo
diagonal o de flujo axial).
Por otro lado se encuentra la turbina térmica, que se caracteriza
por el importante cambio de densidad que sufre su fluido de trabajo
al atravesar la máquina. A simple vista es posible distinguir dos
grupos, dados los rasgos principales de su diseño:
* La turbina a gas, que apela a un gas como fluido para obtener la
energía necesaria para su funcionamiento, y que no muestra un
cambio de fase del fluido cuando éste atraviesa el rodete;
* La turbina a vapor, en la cual el fluido de trabajo sí puede
experimentar cambios de fase al pasar por el rodete. Dos de los tipos
más comunes son las turbinas a vapor de agua y las turbinas a
mercurio.
Otros subgrupos que pueden reconocerse dentro de las turbinas
térmicas son:
* turbina a acción: la transferencia de energía solamente ocurre
cuando la velocidad del fluido cambia y el salto entálpico (de la
magnitud termodinámica que equivale a sumar su energía interna al
producto del volumen por la presión externa) se da únicamente en el
estátor (la parte fija dentro de la que gira el rotor);
* turbina a reacción: el salto entálpico se da en el estátor y en el
rodete, o bien solamente en el rotor.