Resumen de turbomaquinas termicas y ventiladores

1. FACULTAD DE INGENIERÍAS
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE
INGENIERÍA MECÁNICA
RESUMEN DE TURBOMAQUINAS
UNIDAD 3Y4
Ingeniería Mecánica
PRESENTADO POR:
QUISPE ARAPA WILLIAM
AREQUIPA - PERÚ
2020

2. Turbomáquinas hidráulicas
 Centrales hidroeléctricas, clasificación, componentes y principio de
funcionamiento
CENTRALES HIDROELÉCTRICAS (I).
INSTALACIONES HIDRÁULICAS
Una central hidroeléctrica convierte la energía hidráulica de tipo potencial almacenada en
un embalse en electricidad, mediante una turbina hidráulica y un generador eléctrico
acoplado al eje de la turbina. En este tipo de centrales es donde las turbinas tienen su
principal aplicación, constituyendo una de las fuentes de producción de energía más
extendidas actualmente. Las ventajas de la energía hidráulica son numerosas y conocidas.
Es una de las principales fuentes de energía de tipo renovable, como se explicó en el
Capítulo 1. En los últimos tiempos, se ha orientado hacia la llamada “energía
minihidráulica”, cuando se trata de aprovechar saltos pequeños (potencias extraídas
inferiores a 10.000 kW), e incluso microhidráulica (potencias del orden de kilowatios)
se muestra la disposición típica de los distintos elementos hidráulicos presentes en una central
hidroeléctrica clásica. El agua se almacena en el embalse mediante la interposición de una
presa. En la zona de toma de agua (que puede estar en la misma presa o en un lateral del
embalse) se dispone una compuerta y una rejilla para evitar la entrada de elementos sólidos
en la galería de presión. La galería de presión se distingue 231 de la tubería forzada en la
pendiente. La pendiente de la tubería forzada es mayor, aunque todo el sistema de tuberías
que conduce el agua a la turbina puede llamarse simplemente tubería forzada. Pueden existir
o no dispositivos de amortiguación del golpe de ariete (como la chimenea de equilibrio). En
cualquier caso, se necesita una válvula de regulación antes de la entrada en la turbina (esta
válvula normalmente incorpora un dispositivo propio de amortiguación de sobrepresiones).
Las turbinas (puede existir una, o varias en paralelo), junto con el sistema de generación
eléctrica y el tubo de descarga (o tubo difusor o de aspiración), se encuentran en la central de
turbinado, o casa de máquinas.

3. Clasificación y descripción general de centrales, presas y embalses
Centrales hidroeléctricas
El flujo del agua producido por desniveles naturales o artificiales ha sido utilizado desde
antiguo para producir energía mecánica por medio de ruedas de paletas y de cajones que,
aunque eran artefactos rudimentarios, tenían adecuadas aplicaciones, entre otras, para elevar
agua de riego o para mover molinos. Actualmente, el aprovechamiento de la energía hidráulica
disponible en los saltos de agua mediante turbinas en las centrales hidroeléctricas constituye
un importante recurso para la producción de energía eléctrica. Son varias las CLASIFICACIONES
que pueden hacerse de las centrales hidroeléctricas. Por ejemplo, en cuanto a sus
características técnicas, el tipo de turbina condiciona el diseño de la central, por lo que en
ocasiones se habla de Central Francis, Pelton, Kaplan, … En cuando al asentamiento y
morfología de la central, pueden distinguirse entre centrales de agua fluente, de agua
embalsada, o integradas en redes de agua. A su vez, pueden distinguirse subtipos en función
de su misión o modo de funcionamiento principal (de regulación, de acumulación por bombeo,
…). En cuanto a la energía intercambiada, un cierto umbral de energía o potencia puede dar
lugar a otras denominaciones: Central Minihidráulica (potencia instalada inferior a 10 MW),
Central Hidráulica Convencional (potencia superior a 10 MW). Sin embargo, lo más habitual es
clasificar en este caso a las centrales por la altura del salto que se está aprovechando. De
modo resumido, se tratan algo más en detalle algunas de estas tipologías. En primer lugar, con
respecto a su ASENTAMIENTO y MORFOLOGÍA, pueden distinguirse los siguientes tipos:
 Centrales de agua fluente, en las que el agua llega por el cauce normal de un río, no
existiendo por tanto almacenamiento de agua. También se denominan de agua corriente o de
agua fluyente. No cuentan prácticamente con reserva de agua, oscilando el caudal
suministrado en función del caudal que lleva el río. Si la central se dispone sobre un curso
artificial, desviado del río, se denominan centrales en derivación.
 Centrales de agua embalsada, en las que el agua llega convenientemente regulada desde un
lago, o un pantano artificial (embalse) conseguido mediante la construcción de una presa. El
embalse almacena los caudales de los ríos afluentes. El agua embalsada se utiliza, según
demanda, a través de conductos que la encauzan hacia las turbinas.
 Centrales integradas en redes de agua. Son normalmente centrales de tamaño reducido, y
están tomando especial relevancia en el mundo de la energía minihidráulica. Pueden instalarse
en los sistemas de alimentación de agua potable, en los sistemas de depuración de aguas
residuales, o en los canales de irrigación (riego). En el caso de los sistemas de reparto de agua
potable, por ejemplo, la turbina se interpone entre el depósito y la instalación de tratamiento
previa al abastecimiento de agua. De esta manera, la necesaria reducción de presión que se
efectuaba mediante válvulas de regulación, la realiza ahora la turbina, consiguiendo de este
modo una energía aprovechable. En relación con la ALTURA DEL SALTO de agua existente, a
modo orientativo, se tienen las siguientes:
 Centrales de alta presión. Aprovechan saltos superiores a los 200 m, siendo los caudales
relativamente pequeños (alrededor de los 20 m3 /s por máquina). Se utilizan turbinas tipos

4. Pelton y Francis, que reciben el agua normalmente a través de conducciones de gran longitud.
Para saltos muy grandes, por encima de los 400 m, se utilizan principalmente turbinas Pelton.
 Centrales de media presión. Aprovechan saltos entre 20 y 200 m aproximadamente,
desaguando caudales de hasta 200 m3 /s por turbina. Las turbinas utilizadas son
preferentemente de tipos Francis y Kaplan. Para saltos altos dentro de este rango, suelen
utilizarse turbinas Francis.
 Centrales de baja presión. El salto hidráulico es inferior a los 20 m, siendo los caudales por
máquina de hasta 300 m3 /s. Para estas alturas y caudales, son recomendadas sobre todo las
turbinas Kaplan (si el salto es muy pequeño, se utilizan casi exclusivamente las turbinas
tubulares o de bulbo), aunque también se montan las de tipo Francis. Pueden alcanzarse
caudales aún mayores (hasta 500 m3 /s), utilizándose en este caso turbinas Kaplan.
Embalses Un embalse resulta de almacenar todas las aguas que afluyen del territorio sobre el
que está enclavado, identificado como cuenca vertiente. La función del embalse consiste en
encauzar el agua para una adecuada utilización según las necesidades. En un embalse es
preciso distinguir entre la capacidad útil, o cantidad de agua embalsada por encima de la
entrada de agua hacia la central, y capacidad total, o totalidad del agua embalsada, es decir, la
útil más la no utilizable (véase la Figura ). Para retener el agua en el embalse, es preciso
construir al menos una presa, que caracteriza al embalse.

5. 3 Presas Presa es toda estructura que actúa como barrera, interrumpiendo la libre circulación
del agua a través de sus cauces normales, dependiendo su configuración de la orografía del
lugar de asentamiento. Se construyen con dos fines principales:  Obtener una elevación del
nivel del agua, para formar un salto.  Crear un depósito, de grandes dimensiones, para
almacenar el agua y regular la utilización de la misma. Una de las principales aplicaciones de
las presas es la producción de energía eléctrica, si bien se utilizan para otras funciones, que no
son menos importantes, como para el abastecimiento de agua a las poblaciones, o la
regulación de avenidas. En las presas, que se denominan azudes cuando son de pequeño
tamaño, se distinguen las siguientes zonas estructurales:
 Cimentación, que es la base sobre la que descansa la mayor parte de la presa, y que también
se denomina fundamento.
 Estribos, también llamados apoyos laterales, y que son las zonas extremas de la presa que
realizan el cierre, incrustándose en el terreno de las orillas.
 Coronación, o parte superior. A menudo se construye una carretera o una vía de acceso
sobre ella.
 Paramentos, superficies de la presa, que reciben el nombre de dorso (superficie que recibe a
la corriente) y talud (superficie opuesta a la anterior). Existe una amplia clasificación de presas,
basada en la aplicación de las mismas, en los materiales utilizados en su construcción, y en la
forma adoptada. Se citarán a continuación las más significativas. En cuanto a la APLICACIÓN DE
LA PRESA, pueden distinguirse los siguientes tipos:
 Presas de derivación. Además de conseguir un salto de agua, derivan o desvían los caudales
hacia la central.
 Presas de embalse. Destinadas principalmente al almacenamiento de agua (además,
obtienen un salto hidráulico). Respecto de los MATERIALES UTILIZADOS EN SU CONSTRUCCIÓN

6. Turbina hidráulica
Una turbina hidráulica es una turbomáquina motora hidráulica, que aprovecha la energía
de un fluido que pasa a través de ella para producir un movimiento de rotación que,
transferido mediante un eje, mueve directamente una máquina o bien un generador
eléctrico que transforma la energía mecánica en eléctrica, así son el órgano fundamental
de una central hidroeléctrica.
Fue inventada por Benoît Fourneyron en 1827, que instaló su primera máquina en Pont-
sur-l'Ognon.1
Clasificación
Por ser turbomáquinas siguen la misma clasificación de estas, y pertenecen, obviamente,
al subgrupo de las turbomáquinas hidráulicas y al subgrupo de las turbomáquinas motoras.
En el lenguaje común de las turbinas hidráulicas se suele hablar en función de las
siguientes clasificaciones:

7. De acuerdo al cambio de presión en el rodete o al grado de
reacción
 Turbinas de acción: Son aquellas en las que el fluido de trabajo no sufre un cambio
de presión importante en su paso a través de rodete.
 Turbinas de reacción: Son aquellas en las que el fluido de trabajo sí sufre un cambio
de presión importante en su paso a través de rodete.
Para clasificar a una turbina dentro de esta categoría se requiere calcular el grado de
reacción de la misma. Las turbinas de acción aprovechan únicamente la velocidad del flujo
de agua, mientras que las de reacción aprovechan además la pérdida de presión que se
produce en su interior.
De acuerdo al diseño del rodete
Turbina hidráulica y generador eléctrico, vista en corte.
A=generador ; 1=estátor ; 2=rotor;
B=turbina; 3=válvulas regulables; 4=paletas de la turbina; 5=flujo del agua; 6=eje de rotación de la
turbina y del generador
Carta para seleccionar turbinas hidráulicas en función del caudal y el salto.

8. Esta clasificación es la más determinista, ya que entre las distintas de cada género las
diferencias sólo pueden ser de tamaño, ángulo de los àlabes o cangilones, o de otras
partes de la turbomáquina distinta al rodete. Los tipos más importantes son:
 Turbina Kaplan: son turbinas axiales, que tienen la particularidad de poder variar el
ángulo de sus palas durante su funcionamiento. Están diseñadas para trabajar con
saltos de agua pequeños y con grandes caudales.(Turbina de reacción)
 Turbina Hélice: tienen las válvulas regulables como las turbinas kaplan, pero a
diferencia de estas, el ángulo de sus palas es fijo. En lugar de la variación del ángulo,
se puede cambiar la velocidad del rotor. Así, de la vista hidráulica se vuelve el mismo
efecto como con la variación de palas.2
 Turbina Pelton: Son turbinas de flujo transversal, y de admisión parcial. Directamente
de la evolución de los antiguos molinos de agua, y en vez de contar con álabes o palas
se dice que tiene cucharas. Están diseñadas para trabajar con saltos de agua muy
grandes, pero con caudales pequeños.(Turbina de acción)
 Turbina Francis: Son turbinas de flujo mixto y de reacción. Existen algunos diseños
complejos que son capaces de variar el ángulo de sus álabes durante su
funcionamiento. Están diseñadas para trabajar con saltos de agua medios y caudal
medios.
 Turbina Ossberger / Banki / Michell: La turbina OSSBERGER es una turbina de libre
desviación, de admisión radial y parcial. Debido a su número específico de
revoluciones cuenta entre las turbinas de régimen lento. El distribuidor imprime al
chorro de agua una sección rectangular, y éste circula por la corona de paletas del
rodete en forma de cilindro, primero desde fuera hacia dentro y, a continuación,
después de haber pasado por el interior del rodete, desde dentro hacia fuera.
Es una turbina hidráulica de impulso diseñada para saltos de desnivel medio.El rodete de
una Turgo se parece a un rodete Pelton partido por la mitad. Para la misma potencia, el

9. rodete Turgo tiene la mitad del diámetro que el de un rodete Pelton y dobla la velocidad
específica.
Turbinas de reacción
 Turbinas Francis, definición y parámetros de diseño
a turbina Francis fue desarrollada por James B. Francis. Se trata de
una turbomáquina motora a reacción y de flujo mixto.
Las turbinas Francis son turbinas hidráulicas que se pueden diseñar para un amplio rango
de saltos y caudales, siendo capaces de operar en rangos de desnivel que van de los dos
metros hasta varios cientos de metros. Esto, junto con su alta eficiencia, ha hecho que
este tipo de turbina sea la más ampliamente usada en el mundo, principalmente para
la producción de energía eléctrica en centrales hidroeléctricas.

10. Partes
Cámara espiral
Tiene como función distribuir uniformemente el fluido en la entrada del rodete. La forma en
espiral o caracol se debe a que la velocidad media del fluido debe permanecer constante
en cada punto de la misma. La sección transversal de la misma puede ser rectangular o
circular, siendo esta última la más utilizada.
Predistribuidor
Está compuesto por álabes fijos que tienen una función netamente estructural, para
mantener la estructura de la caja espiral y conferirle rigidez transversal, que además
poseen una forma hidrodinámica para minimizar las pérdidas hidráulicas.
Distribuidor
Es un órgano constituido por álabes móviles directores, cuya misión es dirigir
convenientemente el agua hacia los álabes del rodete (fijos) y regular el caudal admitido,
modificando de esta forma la potencia de la turbina de manera que se ajuste en lo posible
a las variaciones de carga de la red eléctrica, a la vez de direccionar el fluido para mejorar
el rendimiento de la máquina. Este recibe el nombre de distribuidor Fink.
Rotor o rodete
Es el corazón de la turbina, ya que aquí tiene lugar el intercambio de energía entre la
máquina y el fluido. En forma general, la energía del fluido al momento de pasar por el
rodete es una suma de energía cinética, energía de presión y energía potencial. La turbina
convierte esta energía en energía mecánica que se manifiesta en el giro del rodete. El
rodete a su vez transmite esta energía por medio de un eje a un generador eléctrico dónde
se realiza la conversión final en energía eléctrica. El rotor puede tener diversas formas
dependiendo del número específico de revoluciones para el cual esté diseñada la
máquina, que a su vez depende del salto hidráulico y del caudal de diseño.
Tubo de aspiración
Es la salida de la turbina. Su función es darle continuidad al flujo y recuperar el salto
perdido en las instalaciones que están por encima del nivel de agua a la salida. En general
se construye en forma de difusor, para generar un efecto de aspiración, el cual recupera
parte de la energía

Álabes directores (en color amarillo) configurados para mínimo caudal (vista interior).

11. 
Álabes directores (en color amarillo) configurados para máximo caudal (vista interior).

Rodete de una turbina Francis, Presa Grand Coulee.

Espiral de entrada de una turbina Francis, Presa Grand Coulee.
Aplicaciones
Se utilizan para producción de electricidad. Las grandes turbinas Francis se diseñan de
forma individual para cada aprovechamiento hidroeléctrico, a efectos de lograr el máximo
rendimiento posible, habitualmente más del 90%. Son muy costosas de diseñar, fabricar e
instalar, pero pueden funcionar durante décadas.
También pueden utilizarse para el bombeo y almacenamiento hidroeléctrico, utilizando dos
embalses, uno a cota superior y otro inferior (contraembalse); el embalse superior se llena
mediante la turbina (en este caso funcionando como bomba) durante los períodos de baja
demanda eléctrica, y luego se usa como turbina para generar energía durante los períodos
de alta demanda eléctrica.
Se fabrican microturbinas Francis baratas para la producción individual de energía para
saltos menores de 52 metros.

12. Rodete de una turbina Francis
Vista lateral en corte de una turbina Francis vertical. Aquí el agua entra horizontalmente en un tubo
en forma de espiral (caso caracol) envuelto alrededor del exterior del corredor rotante de la turbina y
sale verticalmente hacia abajo a través del centro de la turbina.
Ventajas de la turbina Francis
 Su diseño hidrodinámico permite bajas perdidas hidráulicas, por lo cual se garantiza
un alto rendimiento.
 Su diseño es robusto, de tal modo se obtienen décadas de uso bajo un costo de
mantenimiento menor con respecto a otras turbinas.
 Junto a sus pequeñas dimensiones, con lo cual la turbina puede ser instalada en
espacios con limitaciones físicas, también permiten altas velocidades de giro.
 Junto a la tecnología y a nuevos materiales, las nuevas turbinas requieren cada vez
menos mantenimiento.1
Desventajas
 No es recomendado para alturas mayores de 800 m, por las presiones existentes en
los sellos de la turbina.
 Hay que controlar el comportamiento de la cavitación.
 No es la mejor opción para utilizar frente a grandes variaciones de caudal debido a
que el rendimiento cae al disminuir el caudal de diseño, por lo que se debe tratar de
mantener un flujo de caudal constante previsto, antes de la instalación.

13.  Turbina Kaplan y de hélice
Las turbinas Kaplan son uno de los tipos más eficientes de turbinas de agua de reacción
de flujo axial, con un rodete que funciona de manera semejante a la hélice del motor de un
barco, y deben su nombre a su inventor, el austriaco Viktor Kaplan. Se emplean en saltos
de pequeña altura y grandes caudales. Las amplias palas o álabes de la turbina son
impulsadas por agua a alta presión liberada por una compuerta.
Los álabes del rodete en las turbinas Kaplan son siempre regulables y tienen la forma de
una hélice, mientras que los álabes de los distribuidores pueden ser fijos o regulables. Si
ambos son regulables, se dice que la turbina es una turbina Kaplan verdadera; si solo son
regulables los álabes del rodete, se dice que la turbina es una turbina Semi-Kaplan. Las
turbinas Kaplan son de admisión axial, mientras que las semi-Kaplan puede ser de
admisión radial o axial.
Para su regulación, los álabes del rodete giran alrededor de su eje, accionados por unas
manijas, que son solidarias a unas bielas articuladas a una cruceta, que se desplaza hacia
arriba o hacia abajo por el interior del eje hueco de la turbina. Este desplazamiento es
accionado por un servomotor hidráulico, con la turbina en movimiento.
Las turbinas de hélice se caracterizan porque tanto los álabes del rodete como los del
distribuidor son fijos, por lo que solo se utilizan cuando el caudal y el salto son
prácticamente constantes. La regulación electrónica de una turbina hélice (regulación de
velocidad del rotor) permite lograr puntos de operación con poca agua que no se pueden
lograr con una turbina Kaplan
Turbinas de acción
 Turbinas Pelton, definición y parámetros de diseño

14. Turbina Pelton de la central hidroeléctrica de Walchensee en Alemania.
Una turbina Pelton es uno de los tipos más eficientes de turbina hidráulica. Es
una turbomáquina motora, de flujo tangencial (transversal), admisión parcial y de acción.
Consiste en una rueda (rodete o rotor) dotada de cucharas en su periferia, las cuales están
especialmente realizadas para convertir la energía de un chorro de agua que incide sobre
las cucharas.
Las turbinas Pelton están diseñadas para explotar grandes saltos hidráulicos de bajo
caudal. Las centrales hidroeléctricas dotadas de este tipo de turbina cuentan, en su
mayoría, con una larga tubería llamada galería de presión para transportar el fluido desde
grandes alturas, a veces de hasta más de 1500 metros. Al final de la galería de presión se
suministra el agua a la turbina por medio de una o varias válvulas de aguja, también
llamadas inyectores, los cuales tienen forma de tobera para aumentar la velocidad del flujo
que incide sobre las cucharas.
Funcionamiento
Proyección cilíndrica en el diámetro Pelton de una cuchara.
La tobera o inyector lanza directamente el chorro de agua contra la serie de paletas en
forma de cuchara montadas alrededor del borde de una rueda; el doble de la distancia
entre el eje de la rueda y el centro del chorro de agua se denomina diámetro Pelton. El
agua acciona sobre las cucharas intercambiando energía con la rueda en virtud de su

15. cambio de cantidad de movimiento, que es casi de 180°. Podemos observar en la figura
anexa un corte de una pala en el diámetro Pelton; el chorro de agua impacta sobre la pala
en el medio, es dividido en dos, los cuales salen de la pala en sentido casi opuesto al que
entraron, pero jamás puede salir el chorro de agua en dirección de 180° ya que si fuese así
el chorro golpearía a la pala sucesiva y habría un efecto frenante. La sección de entrada
del fluido a la cuchara se denomina 11, así como 12 a la sección de salida.
El estudio analítico de la interacción agua-pala puede ser sumamente complicado debido
al desplazamiento relativo entre la pala y el chorro de agua. Por otro lado se simplifica el
estudio de las turbinas Pelton a la sección cilíndrica del diámetro Faubert.
Así la energía convertida por unidad de masa de agua está dada por la ley de Euler de las
turbomáquinas:
donde:
 L, es la energía específica convertida.
 y , es la velocidad tangencial de la cuchara en los puntos donde el agua
llega y sale de la misma respectivamente.
 y , son, respectivamente, las proyecciones de la velocidad absoluta del
fluido sobre la velocidad tangencial de la cuchara en los puntos de llegada y salida de
la misma.
Como la velocidad tangencial de rotación de la rueda Pelton es la misma en todos los
puntos del diámetro pelton (recuérdese la fórmula de la velocidad angular ) las
velocidades y son iguales. Entonces la fórmula de Euler se puede simplificar:
La turbina Pelton es un tipo de turbina de impulso, y es la más eficiente en aplicaciones
donde se cuenta con un salto de agua de gran altura.
Dado que el agua, por sus características, puede asumirse como un fluido incompresible,
casi toda la energía disponible se extrae en la primera etapa de la turbina. Por lo tanto, la
turbina Pelton tiene una sola rueda, al contrario que las turbinas que operan con fluidos
compresibles.
Semejanza hidráulica
Estudio particular de las turbinas Pelton Las turbinas Pelton son turbinas de acción de tipo
tangencial, puesto que el chorro impacta de forma tangente contra los álabes del rodete, que
en este caso son cucharas de forma elipsoidal con una arista central, dispuestas en la periferia
de la rueda (véase la Figura . El ángulo del chorro puede suponerse idealmente 1 = 0º, y el de
la velocidad relativa en la entrada, 1 = 180º. Así, véase que la expresión (12.12) (rendimiento
hidráulico del álabe o de la cuchara) resulta:

16. TURBINAS PELTON: PARTICULARIDADES Se efectúa a continuación un plantemiento
particularizado para una turbina de acción tipo Pelton. Sobre la cuchara, las velocidades
absolutas y relativas corresponden al esquema de la Figura . El agua deja a la cuchara con un
ángulo 2 respecto del eje del chorro incidente, y las relaciones son por tanto
Como se ha indicado antes, el Teorema de Euler también es válido en este caso. Para ello,
supóngase que se considera un volumen de control fijo rodeando a cada cuchara. Dentro de
este volumen de control, las variaciones de masa y de cantidad de movimiento son cíclicas, de
modo que el promedio de la masa y de la cantidad de movimiento en su interior se pueden
suponer constantes. Las cucharas van entrando y saliendo del volumen de control fijo, pero en
cada instante considerado sólo existe una cuchara recibiendo la acción del chorro. Por tanto, el
comportamiento de una sola cuchara es representativo de toda la rueda.
expresión que es equivalente a la (12.9), pero particularizada al caso de una turbina Pelton. Si
se plantea la ecuación de conservación de la energía mecánica en ejes relativos a la cuchara, y
se considera que por fricción entre el líquido y la propia cuchara existen unas ciertas pérdidas
hidráulicas Hi,cuchara =  (w1 2 /2g), puede ponerse

17. TURBINAS PELTON: DEFINICIÓN DE LA VELOCIDAD ESPECÍFICA
En una instalación de turbinado con turbinas Pelton, es posible disponer de varias ruedas en
paralelo, y a su vez, que cada rueda trabaje con varios chorros. El diseño se establece de forma
unitaria, es decir, referido a lo que se obtiene por un chorro sobre una rueda. De esta manera,
se hallará la potencia total de la central multiplicando la potencia unitaria por el número de
chorros y por el número de ruedas. Por coherencia, la velocidad específica debe calcularse por
TURBINAS PELTON: DIÁMETRO ÓPTIMO DEL CHORRO DEL INYECTOR
Puede obtenerse una expresión para el valor del diámetro del chorro D1 que maximiza la
potencia útil obtenida en una rueda Pelton de un solo chorro, bajo ciertas hipótesis
simplificadoras. La potencia obtenida en la turbina puede ponerse por
En esta última ecuación vuelve a aparecer la altura neta, que puede ponerse en función del
diámetro del chorro haciendo uso de las expresiones anteriores, como sigue
Regulación y curvas características de las turbinas Pelton
La función de los álabes del distribuidor de las turbinas de reacción, la realiza aquí la aguja del
inyector que se desplaza dentro de la tobera convergente del mismo para regular el área de
salida y por tanto el caudal (véase la Figura 1), aunque la altura y por ello la velocidad de salida
permanezcan constantes. De alguna manera, puesto que la turbina aprovecha la energía
cinética del agua, interesa aumentar o disminuir el caudal, manteniendo aproximadamente
constante la velocidad del chorro en el inyector. La variable que indica la posición de la aguja
se denominará x.

18. 4 Estudio particular de las turbinas Turgo La turbina Turgo es una turbina de acción o impulso
en la que el agua impacta con la rueda con una importante componente axial. Así pues, si en
una turbina tipo Pelton el agua impacta tangencialmente sobre los álabes o cucharas, en una
Turgo el inyector debe estar situado en un plano perpendicular al plano meridiano del rodete
para que el agua choque contra los álabes con una cierta componente axial (véase la Figura
12.20). La velocidad específica tiene valores comprendidos entre los correspondientes a las
turbinas Pelton y a las turbinas Francis. Puede establecerse entonces un rango característico
de velocidades específicas S entre 0,02 y 0,7 aproximadamente. En cuanto a la eficiencia, la
curva de respuesta en rendimiento es bastante plana a partir aproximadamente de un 20 % de
caudal con respecto al caudal nominal. Esto quiere decir que el rendimiento se mantiene
estable con importantes variaciones de caudal. El valor del rendimiento máximo es inferior al
que se puede alcanzar por ejemplo con una turbina 225 Francis, para condiciones parecidas,
pero en cualquier caso es posible alcanzar valores en torno al 80 % o incluso superior.
TURBINAS TURGO: SISTEMA INYECTOR El inyector de una turbina Turgo es similar al de una
Pelton. La válvula de aguja del inyector puede avanzar más o menos dentro de la tobera del
inyector, dando lugar a diferentes caudales de funcionamiento, pero intentando mantener la

19. energía cinética del chorro, que al fin y al cabo es la energía disponible en la turbina, como
ocurría con las Pelton.
La velocidad de salida del chorro es v1, y el ángulo 1 de incidencia con respecto del plano de
la rueda suele estar comprendido entre 20 y 25º. Lo habitual es disponer únicamente un
inyector, aunque en turbinas de potencia elevada pueden disponerse dos o cuatro inyectores,
uniformemente repartidos. Lo habitual es que el chorro generado impacte de forma
simultánea sobre tres álabes del rodete, en contraposición a las Pelton, en las que el chorro
debería impactar únicamente sobre una cuchara en cada instante. De esta manera, se
consiguen turbinar en el caso de las Turgo caudales mayores, sin que las recirculaciones y
flujos de interferencia entre los álabes lleguen a ser demasiado desfavorables.
TURBINAS TURGO: RODETE
Como se ha indicado anteriormente, la aplicación de la Ecuación de Euler a través del rodete
(Figura 12.21) conduce al rendimiento hidráulico del álabe o de la rueda, que adopta la
expresión genérica ya escrita en la Ecuación
Los álabes que forman el rodete Turgo recuerdan a media cuchara de los álabes típicos de una
rueda Pelton. La geometría de los álabes entonces puede seguir una forma elipsoidal, aunque
también se han aplicado otras formas, tales como curvas de Bezier, o la curva clotoide o espiral
de Cornú. Esta última es una curva cuyo radio de curvatura Rc disminuye de manera
inversamente proporcional a la distancia s recorrida sobre ella, es decir, seguiría una expresión
matemática
teniendo entonces la propiedad de que la aceleración de una partícula fluida que siga esta
curvatura es constante.

20. LEYES DE SEMEJANSA
 Semejanza hidráulica de bombas
Para emplear modelos a escala en el estudio experimental de máquinas hidráulicas, se
requiere la semejanza geométrica, así como que los diagramas de velocidades en puntos
homólogos sean geométricamente semejantes (semejanza cinemática). Las unidades cuyos
impulsores son semejantes y trabajan con semejanza se llaman homólogas.
Las relaciones de semejanzas geométricas obtenidas experimentalmente, se expresan con
los siguientes coeficientes:
- Coeficiente de Caudal (CQ), es una constante que se expresa por la relación
Coeficiente de Altura (CH), es una constante que se expresa por la relación

21. - Coeficiente de potencia (CP) es una constante que se expresa por la relación
Designando por λ la relación de las medidas lineales de dos bombas semejantes elevando
un fluido dado y por k la relación de sus velocidades de rotación que dan lugar a diagramas
de velocidades semejantes, se tiene:
de la ecuación de coeficiente de caudal se obtiene:
de la ecuación de coeficiente de altura se obtiene:
de la ecuación de coeficiente de potencia se obtiene:
En el caso de una misma bomba, , los puntos homólogos son:
Si la velocidad de rotación es directamente proporcional a su diámetro y a su velocidad de
giro, que es lo mismo:
Gráficamente:

22. Figura 7.18. Variación del caudal, altura y potencia, para variaciones de velocidad de
rotación
Representa la variación del caudal, altura y potencia, para variaciones de velocidad de
rotación.

23.  Semejanza hidráulica de turbinas
La semejanza geométrica en una turbomáquina hidráulica exige que toda la parte de la
máquina ocupada por el flujo se realice a escala en el modelo.
La semejanza cinemática se reduce a que en todos los puntos, y en particular en la
entrada y salida del rodete los triángulos de velocidad sean semejantes
Las consideraciones generales de semejanza hidráulica aplicadas a las turbomáquinas,
intentan describir el funcionamiento de una máquina dada, por comparación con el
funcionamiento de otra máquina modelo, o bien de la misma máquina bajo condiciones
de operación modificadas, tales como un cambio de velocidad de rotación o en el salto.
Para que la predicción del comportamiento de una máquina de tamaño natural
(prototipo) a partir de los ensayos realizados con un modelo sea válida, exige en general
3 condiciones:
 Semejanza geométrica
 Semejanza cinemática
 Semejanza dinámica
La semejanza geométrica en una turbomáquina hidráulica exige que toda la parte de la
máquina ocupada por el flujo se realice a escala en el modelo.
La semejanza cinemática se reduce a que en todos los puntos, y en particular en la
entrada y salida del rodete los triángulos de velocidad sean semejantes. Las velocidades
fluidas deberán tener la misma dirección en puntos homólogos, lo que significa que no

24. solo las velocidades totales deberán cambiar proporcionalmente, sino también sus
componentes.
En cuanto a
la semejanza dinámica, tenemos que no solo las superficies sino también
las fuerzas que actúan sobre un fluido deben estar similarmente dispuestas.
En principio, la semejanza lógica para las turbomáquinas con flujos subsónicos, como
son la mayoría, es la de Reynolds:
Sin embargo, a menos que se trate de fluidos con mucha viscosidad
cinemática, los números de Reynolds en turbomáquinas suelen resultar lo
suficientemente elevados como para que casi no influyan en la semejanza. Para
prototipos de gran tamaño como son las turbinas hidráulicas, dicha semejanza exigiría
ensayar el modelo muy revolucionado. En efecto, para puntos homólogos en modelo y
prototipo se tendría que verificar: si νm=νp tenemos:
Si n es el número de revoluciones por minuto (rpm), la velocidad tangencial u sería:
Para que se de semejanza cinemática en turbomáquinas solo vamos a exigir:
 Semejanza geométrica
 Condiciones análogas de funcionamiento (triángulos de velocidades semejantes)

25. Existen fórmulas empíricas para estimar la variación del rendimiento en función de la
relación lineal Lp/Lm=λ ; por ejemplo la de Moody, que es aceptable para turbinas y para
bombas:
Relación de velocidades y alturas
Relación de velocidades y revoluciones
Para finalizar, simplemente aclarar que todos los términos con subíndice (m) se refieren
a valores de la máquina y los términos con subíndices (p) se refieren a valores del
prototipo.
 Selección de turbinas

26. Turbinas a vapor
Una turbina de vapor es una turbomáquina motora, que transforma la energía de
un flujo de vapor en energía mecánica a través de un intercambio de cantidad de
movimiento entre el fluido de trabajo (entiéndase el vapor) y el rodete, órgano
principal de la turbina, que cuenta con palas o álabes los cuales tienen una forma
particular para poder realizar el intercambio energético. Las turbinas de
vapor están presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que
pueda cambiar de fase, entre éstos el más importante es el ciclo de Rankine, el
cual genera el vapor en una caldera, de la cual sale en unas condiciones de
elevada temperatura y presión. En la turbina se transforma la energía interna del
vapor en energía mecánica que, normalmente, se transmite a un generador para
producir electricidad. En una turbina se pueden distinguir dos partes, el rotor y el
estátor. El rotor está formado por ruedas de álabes unidas al eje y que constituyen
la parte móvil de la turbina. El estátor también está formado por álabes, no unidos
al eje sino a la carcasa de la turbina.
 Turbinas de reacción: ciclos térmicos e influencias de los
parámetros de vapor
La expansión, es decir, el salto entálpico del vapor puede realizarse tanto en el
rotor como en el estátor, cuando este salto ocurre únicamente en el rotor la turbina
se conoce como de reacción pura neta.
 Turbina de vapor, triángulo de velocidades, elección de las
características
El cambio o salto entálpico o expansión es realizada en los álabes directores o las
toberas de inyección si se trata de la primera etapa de un conjunto de turbinas,
estos elementos están sujetos al estátor. En el paso del vapor por el rotor la
presión se mantendrá constante y habrá una reducción de la velocidad.
TRIÁNGULOS DE VELOCIDADES Entrada.- En la Fig II.4 se han representado los
cambios de velocidad que experimenta el vapor en la corona móvil. El vapor
sale de la tobera y penetra entre los álabes de la corona móvil con una
velocidad €  c 1; la velocidad tangencial o periférica es €  u , y por lo tanto, la
velocidad relativa del vapor a la entrada es €  w 1, que es la que observaría un
espectador que se moviese arrastrado por los álabes, de la forma:

27. Turbina a gas
 Definición, características, triángulo de velocidades y desarrollo de
las turbinas a gas
El intercambio de energía se obtiene por una acción mutua (acción-reacción) entre las
paredes de los álabes y el fluido. La acción resultante del rodete sobre el fluido, será
una fuerza, cuyo valor podrá calcularse mediante el principio de la cantidad de
movimiento. Calculada esta fuerza, y su momento con relación al eje de la máquina, el
cálculo de la energía que la máquina comunica al fluido es inmediato. De la misma
manera se obtiene la energía que el fluido comunica a la máquina en una turbina.

28. La energía que el fluido intercambia con el rodete puede ser de dos clases: energía de
presión y energía cinética.
La ecuación que expresa la energía por unidad de masa intercambiada en el rodete es
la ecuación de Euler. Esta ecuación constituye una base analítica para el diseño del
órgano principal de una turbomáquina: el rodete. La ecuación es de tal importancia que
recibe el nombre de ecuación fundamental.
El triángulo de velocidades se refiere al triángulo formado por tres vectores de
velocidad:
 c: velocidad absoluta del fluido
 w: velocidad relativa del rotor respecto al fluido
 u: velocidad lineal del rotor
El ángulo formado entre la velocidad absoluta y relativa se denomina α y el formado
por la velocidad relativa y lineal se denomina β.
En este corte transversal de la
bomba se representan la trayectoria relativa de una partícula de fluido en su paso por el
rodete, la trayectoria absoluta en su paso por el rodete y entrada en la cámara espiral.
La trayectoria relativa sigue naturalmente el contorno de los álabes, no así la trayectoria
absoluta, porque los álabes del rodete están en movimiento. Si se trata de una corona
fija las trayectorias absolutas y relativas coinciden.
Como el rodete está girando a
una velocidad angular ω, sus álabes tienen en los puntos de entrada la velocidad
tangencial u1 (u1=ω*r1). Así pues, el álabe recibe el flujo a la velocidad relativa w1,
diferencia vectorial de c1 y u1:

29. A la salida del álabe se tiene:
A la entrada existe un triángulo de velocidades, cuyos lados son c1,u1, y
w1; y en el recorrido del flujo a lo largo del rodete, el triángulo va cambiando de forma,
resultando al final el de salida, de lados c2,u2, y w2.
Por ejemplo, para una bomba tenemos:
Formamos el triángulo de
velocidad a la entrada:
A la salida tendremos:
Entendido el triángulo de velocidades, vamos a explicar
la ecuación de Euler.
La ecuación de Euler es la ecuación fundamental para el estudio de las turbomáquinas,
tanto térmicas como hidráulicas. Constituye, pues, la ecuación básica para el estudio de
bombas, turbinas, expresando la energía intercambiada en el rodete de dichas
máquinas.
La ecuación de Euler, por tanto, es aplicable a máquinas térmicas, hidráulicas,
generadoras, motoras, axiales, radiales y mixtas.

30. Para el caso más general
de las turbomáquinas de reacción, en las que las presiones de entrada y de salida del
rodete son diferentes, la fuerza que actúa sobre los álabes del mismo vendría dada por
la expresión:
Ahora bien, las fuerzas p1S1 y p2S2 que actúan a la
entrada y salida del rodete, o son paralelas al eje, o cortan perpendicularmente al eje o
cortan oblicuamente al eje. En cualquier caso, sus proyecciones sobre la dirección de u
y/o su momento respecto al eje de giro es nulo: no contribuyen al par motor. Este par es
provocado solo por las fuerzas mc1 y mc2 tanto en máquinas de acción como de reacción.
Las componentes tangenciales mcu1 y mcu2 son las únicas que producen trabajo cuando
el rodete gira. El momento resultante respecto del eje de giro, o par motor M, que
originan estas fuerzas sería la diferencia entre el momento M1 a la entrada y el momento
M2 a la salida:
En turbinas, el momento disminuye a lo
largo del rodete y el par motor resulta positivo (M>0); y en bombas ocurre lo
contrario (M<0).
Por lo tanto, tendríamos que el trabajo interior en el eje del rodete que se consigue por
cada kg de fluido que pasa por su interior es:
Si el desarrollo se hace para una bomba en
lugar de para una turbina, se llega a la misma expresión, pero el trabajo será negativo.
Existe una segunda forma de la ecuación de Euler:

31.  Parámetros de influencia en la potencia útil en una turbina a gas y
eficiencias
Las turbinas de gas son componentes decisivos y fiables en la generación de energía.
Para optimizar este proceso que demanda una gran cantidad de combustible y gases
de combustión de la forma más eficiente posible es muy importante la colaboración
entre los parámetros de los gases de combustión y los ajustes de la instalación. El
desafió del técnico de servicio consiste en ajustar perfectamente la medición precisa
tanto de emisiones altas y bajas de los gases de combustión en la instalación y cumplir
con los valores límite legales de las emisiones. En analizador de gases de combustión
testo 350 calcula todos los parámetros relevantes de los gases de combustión de
forma rápida y altamente precisa. Mediante estos datos el técnico puede comprobar y
controlar la eficiencia de la instalación de forma segura.
Turbinas de gas y sus áreas de aplicación industriales
Las turbinas de gas tienen su origen en el desarrollo de turbinas de aviones. Gracias a
su rendimiento especial en el rango de carga pico, las turbinas de gas han demostrado
su eficiencia como componentes decisivos y fiables en diversas aplicaciones
industriales. Con frecuencia se utilizan turbinas de gas en el sector eléctrico y térmico
así como en la industria petrolera y de gas. En el suministro de energía, las turbinas de
gas se encargan de la cobertura de picos de demanda y la producción de calor. Las
áreas de aplicación comunes son plantas de turbinas de gas, plantas de cogeneración o
plantas de ciclo combinado de gas y vapor. Una eficiencia energética especialmente
alta se alcanza combinando turbinas de gas y de vapor.

32. Principio y grado de eficiencia de las turbinas de gas
Comportamiento de las emisiones en turbinas de gas
Compresores
 Definición, características, principio de trabajo
Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y
desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tales como gases y vapores. Esto
se realiza a través de un intercambio de energía entre la máquina y el fluido, en el cual el
trabajo ejercido por el compresor es transferido a la sustancia que pasa por él
convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola
a fluir.

33. Al igual que las bombas, los compresores también desplazan fluidos, pero a diferencia de
las primeras que son máquinas hidráulicas, estos son máquinas térmicas, ya que su fluido
de trabajo es compresible, sufre un cambio apreciable de densidad y, generalmente,
también de temperatura; a diferencia de los ventiladores y los sopladores, los cuales
impulsan fluidos, pero no aumentan su presión, densidad o temperatura de manera
considerable
Tipos de compresores
Funcionamiento de un compresor axial.
Clasificación según el método de intercambio de energía:
Hay diferentes tipos de compresores atmosféricos, pero todos realizan el mismo trabajo:
toman aire de la atmósfera, lo comprimen para realizar un trabajo y lo regresan para ser
reutilizado.
 El compresor de desplazamiento positivo: Las dimensiones son fijas. Por cada
movimiento del eje de un extremo al otro tenemos la misma reducción en volumen y el
correspondiente aumento de presión (y temperatura). Normalmente son utilizados para
altas presiones o poco volumen. Por ejemplo el inflador de la bicicleta. También
existen compresores dinámicos. El más simple es un ventilador que usamos para
aumentar la velocidad del aire a nuestro entorno y refrescarnos. Se utiliza cuando se
requiere mucho volumen de aire a baja presión.1
 El compresor de émbolo: Es un compresor atmosférico simple. Un vástago impulsado
por un motor (eléctrico, diésel, neumático, etc.) es impulsado para levantar y bajar el
émbolo dentro de una cámara. En cada movimiento hacia abajo del émbolo, el aire es
introducido a la cámara mediante una válvula. En cada movimiento hacia arriba del
émbolo, se comprime el aire y otra válvula es abierta para evacuar dichas moléculas
de aire comprimidas; durante este movimiento la primera válvula mencionada se
cierra. El aire comprimido se lleva a un depósito de reserva. Este depósito permite el
transporte del aire mediante distintas mangueras. La mayoría de los compresores
atmosféricos de uso doméstico son de este tipo.

34. Cabezal para compresor de pistón
 El compresor de pistón: Es en esencia una máquina con un mecanismo pistón-biela-
cigüeñal. Todos los compresores se accionan por alguna fuente de movimiento
externa. Lo común es que estas fuentes de movimiento sean motores, tanto de
combustión como eléctricos. En la industria se mueven compresores accionados por
máquinas de vapor o turbinas. En este caso, cuando el cigüeñal gira, el pistón
desciende y crea vacío en la cámara superior, este vacío actúa sobre la válvula de
admisión (izquierda), se vence la fuerza ejercida por un resorte que la mantiene
apretada a su asiento, y se abre el paso del aire desde el exterior para llenar el
cilindro. El propio vacío, mantiene cerrada la válvula de salida (derecha).2
Durante la carrera de descenso, todo el cilindro se llena de aire a una presión cercana a la
presión exterior. Luego, cuando el pistón comienza a subir, la válvula de admisión se
cierra, la presión interior comienza a subir y esta vence la fuerza del muelle de
recuperación de la válvula de escape o salida, con lo que el aire es obligado a salir del
cilindro a una presión algo superior a la que existe en el conducto de salida.
Excepto en casos especiales, en el cuerpo del compresor hay aceite para lubricar las
partes en rozamiento, así como aumentar el sellaje de los anillos del pistón con el cilindro.
Este aceite no existe en los compresores de tipo médico, usado en la respiración asistida,
debido a que siempre el aire de salida contiene cierta cantidad de él o sus vapores.
Los compresores de doble etapa, trabajan con el mismo sistema simple de pistón-biela-
cigüeñal, con la diferencia que aquí trabajan dos pistones, uno de alta y otro de baja
presión. Cuando el pistón de alta presión (derecha) expulsa el aire, lo manda a otro cilindro
de menor volumen. Al volver a recomprimir el aire, alcanzamos presiones más elevadas.
 El compresor de tornillo (caracol): Aún más simple que el compresor de émbolo, el
compresor de tornillo también es impulsado por motores (eléctricos, diésel,
neumáticos, etc.). La diferencia principal radica que el compresor de tornillo utiliza dos
tornillos largos para comprimir el aire dentro de una cámara larga. Para evitar el daño
de los mismos tornillos, aceite es insertado para mantener todo el sistema lubricado. El
aceite es mezclado con el aire en la entrada de la cámara y es transportado al espacio
entre los dos tornillos rotatorios. Al salir de la cámara, el aire y el aceite pasan a través
de un largo separador de aceite donde el aire ya pasa listo a través de un pequeño
orificio filtrador. El aceite es enfriado y reutilizado mientras que el aire va al tanque de
reserva para ser utilizado en su trabajo.
 Sistema pendular Taurozzi: consiste en un pistón que se balancea sobre un eje
generando un movimiento pendular exento de rozamientos con las paredes internas
del cilindro, que permite trabajar sin lubricante y alcanzar temperaturas de mezcla
mucho mayores.
 Alternativos o reciprocantes: utilizan pistones (sistema bloque-cilindro-émbolo como
los motores de combustión interna). Abren y cierran válvulas que con el movimiento

35. del pistón aspira/comprime el gas. Es el compresor más utilizado en potencias
pequeñas. Pueden ser del tipo herméticos, semiherméticos o abiertos. Los de uso
doméstico son herméticos, y no pueden ser intervenidos para repararlos. Los de
mayor capacidad son semiherméticos o abiertos, que se pueden desarmar y reparar.
 De espiral (orbital, scroll).
 Rotativo de paletas: en los compresores de paletas la compresión se produce por la
disminución del volumen resultante entre la carcasa y el elemento rotativo cuyo eje no
coincide con el eje de la carcasa (ambos ejes son excéntricos). En estos compresores,
el rotor es un cilindro hueco con estrías radiales en las que las palas (1 o varias)
comprimen y ajustan sus extremos libres al interior del cuerpo del compresor,
comprimiendo así el volumen atrapado y aumentando la presión total.
 Rotativo-helicoidal (tornillo, screw): la compresión del gas se hace de manera
continua, haciéndolo pasar a través de dos tornillos giratorios. Son de
mayor rendimiento y con una regulación de potencia sencilla, pero su mayor
complejidad mecánica y costo hace que se emplee principalmente en elevadas
potencias, solamente.
 Rotodinámicos o turbomáquinas: utilizan un rodete con palas o álabes para impulsar y
comprimir al fluido de trabajo. A su vez estos se clasifican en axiales y centrífugos.
Análisis de la compresión de un gas
Imaginemos que en un cilindro tenemos un volumen de un gas ideal y está «tapado»
por un pistón que es capaz de deslizarse verticalmente sin fricción. En un principio
este sistema se encuentra en equilibrio con el exterior, es decir, la presión que ejerce el
gas sobre las paredes del cilindro y sobre el pistón (que es la misma en todas las
direcciones) es igual a la presión que ejerce el peso del pistón sobre el gas , y
más ninguna otra fuerza obra sobre nuestro sistema.
Ahora imaginemos que repentinamente aumentamos la presión externa a y como la
presión que ejerce el gas sobre el pistón es el equilibrio se romperá y el cilindro
deslizará hacia abajo ejerciendo un trabajo . Esta energía, por la primera ley de la
termodinámica, se convertirá instantáneamente en un incremento de energía interna del
gas en el recipiente, y es así como el gas absorberá el trabajo del desplazamiento pistón.
Compresión Isotérmica Reversible para gases ideales
Esta forma de compresión es una secuencia de infinitas etapas, o estados, de equilibrio
que se conoce como movimiento cuasi-estático, en los que siempre se cumple que la
presión que ejerce el gas sobre las paredes del recipiente es igual a la presión que ejerce
el pistón sobre el gas
 Compresores centrífugos
Los compresores centrífugos, son también llamados compresores radiales, son un tipo
especial de turbomaquinaria que incluye bombas, ventiladores, o compresores.1
Los modelos más primitivos de este tipo de máquina2
eran bombas y ventiladores. Lo que
diferencia a estos de los compresores es que el fluido de trabajo puede ser considerado

36. incompresible, permitiendo así un análisis preciso a través de la ecuación de Bernouilli.
Por contra, cualquier compresor moderno se mueve a altas velocidades por lo que su
análisis debe asumirse como de fluido compresible.
Si se le quiere dar una definición, se puede considerar que los compresores centrífugos
producen un incremento de densidad mayor que un 5 por ciento. Además, la velocidad
relativa del fluido puede alcanzar un número de Mach 0.3 si el fluido de trabajo es aire o
nitrógeno. Por otro lado, los ventiladores incrementan mucho menos la densidad y operan
a Mach mucho más bajo.
De forma ideal, un compresor dinámico aumenta la presión del fluido a base de
comunicarle energía cinética-energía/velocidad con el rotor. Esta energía cinética se
transforma en un incremento de presión estática cuando el fluido pasa por un difusor.
Motor de reacción corte que muestra el compresor centrifugo y otras partes.
 Compresores axiales
Los compresores axiales son un tipo especial de turbomaquinaria, cuya función es la de
aumentar la presión del flujo de aire entrante de forma continua y en dirección axial, es
decir, paralela al eje de rotación. De esta forma los procesos que ocurren en las etapas
siguientes al compresor, como podrían ser la combustión de un fluido o la extracción de
potencia, se pueden llevar a cabo de forma más eficaz.1
Los compresores axiales son una parte integral del diseño de grandes turbinas de
gas como los motores de aviación, motores de barcos de alta velocidad y estaciones de
potencia de pequeña escala. También se usan en aplicaciones industriales como en
plantas donde se deban separar grandes volúmenes de aire, aire de altos hornos, craqueo
catalítico, y deshidrogenación de propano.

37. Descripción
El compresor axial fue utilizado en alguna de las primeras turbinas, pero debido a los
pocos conocimientos de aerodinámica de la época, dio como resultado compresores con
rendimientos muy bajos. Hoy en día, gracias a su alto rendimiento y facilidad de
acoplamiento es el más utilizado en aviación.
Los compresores axiales están formados por varios discos llamados rotores y estátores
que llevan acoplados una serie de álabes. Entre rotor y rotor se coloca un espaciador, el
cual permite que se introduzca un estator entre ambos. Estos espaciadores pueden ser
independientes o pertenecer al rotor. Cada disco de rotor y estator forman un escalón de
compresor. En el rotor se acelera la corriente fluida para que en el estator se vuelva a
frenar, convirtiendo la energía cinética en presión. Este proceso se repite en cada escalón.
En algunos compresores se colocan en el cárter de entrada unos álabes guía, los cuales
no forman parte del compresor, pues solo orientan la corriente para que entre con el
ángulo adecuado.
Estructura
Rotor
 Rotor de tambor
 Rotor de disco

38. Estator
 Estator de pieza única
 Estator de dos piezas
 Anillos independientes