Turbomáquinas

Cualquier dispositivo que extraiga o transfiera energía a un flujo continuo de fluido puede denominarse turbomáquina. En otras palabras, una turbomáquina es una máquina generadora de energía o calor que emplea la acción dinámica de un elemento giratorio, el rotor; la acción del rotor modifica el nivel de energía del fluido que fluye continuamente a través de la máquina. Las turbinas, los compresores y los ventiladores pertenecen a esta familia de máquinas. ^{[ 6 ]}

A diferencia de las máquinas de desplazamiento positivo (en particular las de tipo alternativo, que son máquinas de baja velocidad basadas en consideraciones de eficiencia mecánica y volumétrica), la mayoría de las turbomáquinas funcionan a velocidades comparativamente más altas sin problemas mecánicos y con una eficiencia volumétrica cercana al cien por ciento. ^{[ 7 ]}

Hidroeléctrica : La turbomaquinaria hidroeléctrica utiliza la energía potencial almacenada en el agua para que fluya sobre un impulsor abierto y haga girar un generador que produce electricidad.

Turbinas de vapor : Las turbinas de vapor utilizadas en la generación de energía se presentan en diversas variantes. Su principio básico consiste en forzar vapor a alta presión sobre álabes conectados a un eje, que hace girar un generador. A medida que el vapor circula por la turbina, pasa por álabes más pequeños, lo que provoca que el eje gire más rápido y genere más electricidad.

Turbinas de gas : Las turbinas de gas funcionan de forma muy similar a las turbinas de vapor. El aire se introduce a presión a través de una serie de álabes que hacen girar un eje. A continuación, el combustible se mezcla con el aire y se produce una reacción de combustión, lo que aumenta la potencia. Esto hace que el eje gire más rápido, generando así más electricidad.

Molinos de viento – También conocidos como turbinas eólicas , los molinos de viento están ganando popularidad por su capacidad para aprovechar eficientemente la energía eólica y generar electricidad. Si bien existen en diversas formas y tamaños, el más común es el de tres aspas. Estas aspas funcionan según el mismo principio que las alas de un avión . Al pasar el viento sobre las aspas, se crea una zona de baja y alta presión, lo que provoca el movimiento de las aspas, haciendo girar un eje y generando electricidad. Se asemejan mucho a una turbina de vapor, pero funcionan con un suministro ilimitado de viento.

Turbina de vapor : Las turbinas de vapor en aplicaciones marinas son muy similares a las utilizadas en la generación de energía. Las pocas diferencias radican en el tamaño y la potencia de salida. Las turbinas de vapor en los barcos son mucho más pequeñas, ya que no necesitan abastecer de energía a toda una ciudad. No son muy comunes debido a su elevado coste inicial, su alto consumo específico de combustible y la costosa maquinaria que requieren.

Turbinas de gas : Las turbinas de gas en aplicaciones marinas son cada vez más populares debido a su menor tamaño, mayor eficiencia y capacidad para quemar combustibles más limpios. Funcionan de forma similar a las turbinas de gas convencionales para la generación de energía, pero son mucho más pequeñas y requieren más maquinaria para su propulsión. Son especialmente populares en buques de guerra, ya que pueden alcanzar la máxima potencia en cuestión de minutos (Kayadelen, 2013) y, a cambio de una potencia determinada, son mucho más compactas.

Propulsión por chorro de agua : En esencia, un sistema de propulsión por chorro de agua es similar a un turborreactor de avión, con la diferencia de que el fluido de trabajo es agua en lugar de aire. ^{[ 10 ]} Los chorros de agua son ideales para embarcaciones rápidas y, por lo tanto, son utilizados frecuentemente por las fuerzas armadas. La propulsión por chorro de agua presenta muchas ventajas sobre otras formas de propulsión marina, como las transmisiones de cola , los motores fueraborda , las hélices con eje y las transmisiones de superficie . ^{[ 11 ]}

Turbocompresores : Los turbocompresores son uno de los turbomáquinas más populares. Se utilizan principalmente para aumentar la potencia de los motores mediante la entrada de más aire. Combinan dos tipos de turbomáquinas. Los gases de escape del motor hacen girar una rueda de álabes, de forma similar a una turbina. Esta rueda, a su vez, hace girar otra rueda de álabes, aspirando y comprimiendo el aire exterior hacia el motor.

Sobrealimentadores : Los sobrealimentadores también se utilizan para aumentar la potencia del motor, pero funcionan únicamente mediante el principio de compresión. Utilizan la energía mecánica del motor para hacer girar un tornillo o una paleta, algún sistema que aspira y comprime el aire hacia el motor.

Bombas : Las bombas son otro componente muy popular de las turbomáquinas. Si bien existen muchos tipos diferentes, todas cumplen la misma función: mover fluidos mediante algún tipo de energía mecánica, desde motores eléctricos hasta motores diésel de gran tamaño. Las bombas tienen miles de aplicaciones y constituyen la base fundamental de la turbomaquinaria (Škorpík, 2017).

Compresores de aire : Los compresores de aire son otra turbomáquina muy popular. Funcionan según el principio de compresión, aspirando y comprimiendo aire en un depósito. Los compresores de aire son una de las turbomáquinas más básicas.

Ventiladores : Los ventiladores son el tipo más común de turbomáquinas.

Turbinas de gas : Las turbinas de gas aeroespaciales, más conocidas como motores a reacción, son las turbinas de gas más comunes.

Turbobombas : Los motores de cohete requieren presiones y caudales de propulsor muy elevados, lo que implica que sus bombas necesitan mucha potencia. Una de las soluciones más comunes a este problema es el uso de una turbobomba que extrae energía de un flujo de fluido energético. La fuente de este flujo de fluido energético puede ser una o varias de las siguientes: la descomposición del peróxido de hidrógeno, la combustión de una parte de los propelentes o incluso el calentamiento de propelentes criogénicos que circulan por camisas de refrigeración en las paredes de la cámara de combustión.