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Un impulsor , o propulsor , [ 1 ] es un rotor accionado que se utiliza para aumentar la presión y el caudal de un fluido. Es lo opuesto a una turbina , que extrae energía de un fluido en movimiento y reduce su presión.
En rigor, las hélices son una subclase de impulsores en los que el flujo entra y sale axialmente, pero en muchos contextos el término "impulsor" se reserva para rotores que no son hélices, en los que el flujo entra axialmente y sale radialmente, especialmente cuando se crea succión en una bomba o compresor .
En bombas
Un impulsor es un componente giratorio de una bomba centrífuga que acelera el fluido hacia afuera desde el centro de rotación, transfiriendo así energía del motor que acciona la bomba al fluido que se bombea. [ 2 ] [ 3 ] La aceleración genera presión de salida cuando el movimiento hacia afuera del fluido está confinado por la carcasa de la bomba. Un impulsor suele ser un cilindro corto con una entrada abierta (llamada ojo) para recibir el fluido entrante, paletas para empujar el fluido radialmente y un orificio estriado , con chaveta o roscado para recibir un eje de transmisión.
Puede resultar más económico fundir el impulsor y su eje en una sola pieza, en lugar de hacerlo por separado. A esta combinación a veces se la denomina simplemente "rotor".
Tipos
Abierto
Un impulsor abierto tiene un cubo con álabes acoplados y está montado sobre un eje. Los álabes no tienen pared, lo que hace que los impulsores abiertos sean ligeramente más débiles que los impulsores cerrados o semicerrados. Sin embargo, como la placa lateral no está fijada al lado de entrada del álabe, las tensiones en las palas son significativamente menores. [ 4 ] En las bombas, el fluido entra por el ojo del impulsor, donde los álabes añaden energía y lo dirigen a la descarga de la boquilla. Una holgura reducida entre los álabes y la voluta o placa posterior de la bomba evita que la mayor parte del fluido retroceda. El desgaste en la carcasa y el borde del álabe se puede compensar ajustando la holgura para mantener la eficiencia a lo largo del tiempo. [ 5 ] Debido a que las partes internas son visibles, los impulsores abiertos son más fáciles de inspeccionar para detectar daños y de mantener que los impulsores cerrados. También se pueden modificar más fácilmente para cambiar las propiedades de flujo. Los impulsores abiertos operan en un rango estrecho de velocidad específica . Los impulsores abiertos suelen ser más rápidos y fáciles de mantener. Para bombas pequeñas y aquellas que manejan sólidos en suspensión, generalmente se utilizan impulsores abiertos. [ 6 ] El bloqueo de arena no se produce tan fácilmente como con el tipo cerrado.
Semicerrado
Un impulsor semicerrado cuenta con una pared trasera adicional, lo que le confiere mayor resistencia. Estos impulsores pueden procesar mezclas sólido-líquido, aunque a costa de una menor eficiencia.
Cerrado o cubierto
La construcción de impulsores cerrados incluye paredes adicionales delanteras y traseras a ambos lados de las paletas, lo que mejora su resistencia. Esto también reduce la carga de empuje en el eje, aumentando la vida útil y la fiabilidad de los cojinetes y reduciendo el coste del eje. Sin embargo, este diseño más complejo, que incluye el uso de anillos de desgaste adicionales, hace que los impulsores cerrados sean más difíciles de fabricar y más caros que los impulsores abiertos. La eficiencia de un impulsor cerrado disminuye a medida que aumenta la holgura del anillo de desgaste con el uso. Sin embargo, el ajuste de la holgura de la cuba del impulsor no afecta al desgaste de las paletas de forma tan crítica como en el caso de los impulsores abiertos. [ 4 ] Los impulsores cerrados pueden utilizarse en un rango de velocidad específica más amplio que los impulsores abiertos. [ 5 ] Generalmente se utilizan en bombas grandes y aplicaciones de agua limpia. Estos impulsores no pueden funcionar eficazmente con sólidos y se vuelven difíciles de limpiar si se obstruyen. [ 6 ]
Tornillo
El diseño del impulsor de tornillo se alinea más con un canal progresivo axial que permite el manejo abierto de sólidos durante la rotación. [ 7 ] [ 8 ]
En compresores centrífugos
La parte principal de un compresor centrífugo es el impulsor. Un impulsor abierto no tiene cubierta, por lo que puede funcionar a velocidades más altas. Un compresor con impulsor cubierto puede tener más etapas que uno con impulsor abierto.
En chorros de agua
Algunos impulsores son similares a hélices pequeñas , pero sin las grandes palas. Entre otros usos, se emplean en propulsores a chorro para impulsar embarcaciones de alta velocidad.
Debido a que los impulsores no tienen grandes aspas que girar, pueden alcanzar velocidades mucho mayores que las hélices. El agua que pasa a través del impulsor se canaliza dentro de la carcasa, creando un chorro que impulsa la embarcación hacia adelante. La carcasa suele tener forma cónica en la boquilla para aumentar la velocidad del agua, lo que también genera un efecto Venturi : la baja presión detrás del impulsor atrae más agua hacia las aspas, lo que tiende a incrementar la velocidad.
Para que funcione de manera eficiente, debe existir un ajuste preciso entre el impulsor y la carcasa. La carcasa suele estar equipada con un anillo de desgaste reemplazable que tiende a desgastarse cuando el impulsor proyecta arena u otras partículas contra sus laterales.
Las embarcaciones que utilizan impulsores normalmente se dirigen cambiando la dirección del chorro de agua.
Comparar con los motores de hélice y los motores a reacción de los aviones .
En tanques agitados
Los agitadores en tanques se utilizan para mezclar fluidos o lodos. Esto permite combinar materiales sólidos, líquidos y gases. La mezcla de fluidos en un tanque es fundamental cuando existen gradientes en condiciones como la temperatura o la concentración.
Existen dos tipos de impulsores, dependiendo del régimen de flujo creado (véase la figura):
- Impulsor de flujo axial
- Impulsor de flujo radial
Los impulsores de flujo radial imponen esencialmente un esfuerzo cortante al fluido y se utilizan, por ejemplo, para mezclar líquidos inmiscibles o, en general, cuando existe una interfaz deformable que romper. Otra aplicación de los impulsores de flujo radial es la mezcla de fluidos muy viscosos.
Los impulsores de flujo axial imponen esencialmente un movimiento global y se utilizan en procesos de homogeneización, en los que es importante aumentar el caudal volumétrico del fluido.
Los impulsores se pueden clasificar principalmente en tres subtipos:
Hélices
Las hélices son elementos que generan empuje axial. Estos elementos producen un alto grado de remolino en el recipiente. El patrón de flujo generado en el fluido se asemeja a una hélice.
En lavadoras
Algunos modelos de lavadoras de carga superior utilizan impulsores para agitar la ropa durante el lavado.
Insignia de rango de bombero
Los servicios de bomberos del Reino Unido y de muchos países de la Commonwealth utilizan una representación estilizada de un impulsor como insignia de rango. Los oficiales llevan una o más en sus charreteras o en el cuello de su uniforme de bombero, como equivalente a las insignias que usan el ejército y la policía .
En bombas de aire
Las bombas de aire, como el soplador Roots , utilizan impulsores de engranaje para mover el aire a través de un sistema. Entre sus aplicaciones se incluyen altos hornos, sistemas de ventilación y sobrealimentadores para motores de combustión interna.
En medicina
Los impulsores son una parte integral de las bombas de flujo axial , utilizadas en dispositivos de asistencia ventricular para aumentar o reemplazar completamente la función cardíaca. [ 9 ] [ 10 ]
Véase también
Referencias
- ↑ "impulsor, n.". OED Online. Marzo de 2013. Oxford University Press. 20 de marzo de 2013.
- ↑ Gülich, Johann Friedrich (2010). Bombas centrífugas (2.ª ed.). Springer. ISBN 978-3-642-12823-3.
- ↑ Manuales, Seloc Marine (2008). Volvo Penta Stern Drives 2003-2012: Motores de gasolina y sistemas de propulsión (Manuales de Seloc Marine . Seloc Publishing. ISBN 978-0893300746.
- 1 2 "Diseño y características de la bomba" . La Biblioteca Digital de Nueva Zelanda .
- 1 2 "Impulsores abiertos vs. cerrados – Instituto Mc Nally" . mcnallyinstitute .
- 1 2 "Impulsores abiertos y cerrados" . Turbomachineary International . 15 de septiembre de 2017.
- ↑ "Tipos de impulsores en bombas: selección y consideraciones" . 30 de enero de 2021.
- ^ Lin, Peng; Liu, Meiqing; Zhao, Wensheng; Liu, Zhiyong; Wu, Yuan Wei; Xue, Fei; Zhang, Yipeng (2017). "Influencia del juego de puntas en el rendimiento de una bomba de flujo axial de tornillo" . Avances en Ingeniería Mecánica . 9 (6). doi : 10.1177/1687814017704357 . S2CID 117627953 .
- ↑ Miller, LW; Pagani, FD (2007). "Uso de un dispositivo de flujo continuo en pacientes en espera de trasplante cardíaco" . N Engl J Med . 357 (9): 885– 96. doi : 10.1056/nejmoa067758 . PMID 17761592 .
- ↑ Chou, NK; Wang, SS; Chu, SH; Chen, YS; Lin, YH; Chang, CJ; Shyu, JJ; Jan, GJ (2001). "Análisis fisiológico del ciclo cardíaco en un dispositivo implantable de asistencia ventricular izquierda centrífugo con impulsor". Artificial Organs . 25 (8): 613– 6. doi : 10.1046/j.1525-1594.2001.025008613.x . PMID 11531711 .
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