Turbina

La turbina ye una máquina térmica que tresforma l'entalpía d'un gas o llíquidu nun movimientu xiratorio. Hai dos tipos principales, turbines industriales y aeronáutiques. Esti artículu ta empobináu a les primeres. Para les turbines aeronáutiques, ver motores d'avión.

Les turbines industriales úsanse, principalmente, pa mover alternadores na xeneración d'enerxía llétrica. Tien otros emplegos más minorizaos, como l'accionamientu d'héliz de barcos (anguaño, cuasi sustituíu dafechu polos motores diésel), accionamientu de compresores pa fornos altos, etc.

La cimera división provién del tipu de tresformación enerxética que se produz. Nes turbines hidráuliques, solo esiste camudamientu de la enerxía mecánico. Asina, nun hai trasferencia de calor. Nes turbines de les centrales hidráuliques, la enerxía que l'agua lleva en forma de velocidá al cayer pela tubería forzada se cede a la exa de la máquina. Los principales tipos de turbines hidráuliques son Pelton, Kaplan y Francis. Les turbines eóliques pueden incluyíse nesta estaya.

Nel restu turbines, la trasferencia d'enerxía ye en forma d'enerxía mecánico y térmico a la mesma vegada. Hai dos tipos principales, las de gas y las de vapor.

Les turbines de gas son motores de combustión interna. Un combustible (xeneralmente, gas natural) ye quemáu nuna cámara de combustión con aire precomprimíu proveniente d'un compresor accionáu pola propia turbina. Posteriormente, los gases producíos impacten nos álabes de la turbina, faciéndola xirar. Les turbines de gas trabayen col nomáu ciclu de Brayton.

La enerxía los gases d'escape deles turbines de gas emplégase pa producir vapor neles calderes de recobramientu de los ciclos combinaos; delles coxeneraciones empleguen turbines de gas. Nesti casu, tamién se xenera vapor col calor delos gases d'escape.

Nes turbines de vapor, el vapor a alta presión producíu nuna caldera de carbón, fuel oil, de recobramientu o reactor nuclear, mueve los álabes de la turbina. Asina, trátase d'un motor de combustión esterna. Les turbines de vapor trabayen nel ciclu de Rankine. Suel haber tres partes, les turbines d'alta, media y baxa, siguiendo'l movimientu del vapor dende la caldera. Les turbines d'alta y media suelen compartir la carcasa.

El principiu físicu que desplica'l funcionamientu d'estos motores ye la llei d'Euler. Esta llei matemático rellaciona los camudamientos en velocidá del fluíu al atravesar la máquina col par motor que se y-da. La velocidá absoluta d'un fluíu al pasar pente los álabes de la turbina ye la suma de la velocidá d'arrastre (velocidá del mesmu álabe) y la velocidá relativa respective al álabe. Relacionando los valores de velocidá a la entrada y la salida, apúrrese'l valor de par motor apurríu a la máquina. Úsense abondo los triángulos de velocidá, que reflexen los valores de velocidá d'arraste, relativa y absoluta. Hai que notar que la fórmula d'Euler sólo da'l valor de par que se-y apurre a la máquina, no como se trasfiera la enerxía. Asina, úsase pa tolos tipos de turbines, térmiques y hidráuliques. El principiu físico que esplica'l funcionamientu de los compresores ye'l mesmu, pero a la inversa. A la máquina se-y da un par per aciu d'un motor esterno. El fluíu, al dir pasando pente los álabes, va ganando presión y temperatura.

Los álabes son perfiles aerodinámicos que reciben el fluíu y lo faen camudar de velocidá (presión tamién, nelos álabes de reacción), absorbiendo la so enerxía. Van calaos a la exa, formando les llamaes ruedes o etapes. Hailos de reacción, nos que'l fluíu s'espande y cambia de velocidá, y d'aición, nos que'l fluíu nun camuda de presión. Nesti tipo d'álabes esiste una serie d'alabes fixos intermedios, calaos a l'estator de la máquina, que formen unes etapes (toberes) onde s'espande'l fluíu que llueu incide nos álabes móviles. Xeneralmente, les turbines tiene los dos tipos d'álabes. Asina, nuna turbina de vapor típica de central térmica, esiste una serie de etapes de aición caberes, formando la rueda Curtis, trés la que siguen los álabes de reacción. Tamién ye perhabitual que s'empleguen unos álabes intermedios fixos, los álabes directrices, cola maxín de guiar al fluíu (al pasar pente ellos nun ocurre denguna tresformación enerxética) pa que incida correutamente na siguiente riestra d'alabes. El conxuntu rueda móvil con álabes directrices o toberes llámase etapa.

Los sistemes auxiliares más importantes son el sistema de llubricación, el de regulación de velocidá y el sistema de selláu de vapor (como ye llóxico, en turbines de vapor), pa que nun fuxe vapor a l'esterior.

La regulación de velocidá ye con aceite hidráulico, que abre o pieslla les válvules d'admisión poles qu'entra l'agua, aire o vapor emplegáu. Ye perimportante la rellación ente los camudamientos de velocidá y los de potencia, que regúlense col estatismu de la máquina. Con estos axustes contrólense les variaciones de frecuencia na red llétrica.

Los sistemes de selláu de vapor inclúin una riestra de pieces de formes complicaes, asitiaes ente'l rotor y la exa, que torguen la marcha del vapor al crear una pérdida de carga mui grande.

• Wikimedia Commons tien conteníu multimedia tocante a Turbina.