Turbina

Turbina é o nome xenérico que se dá á maioría das turbomáquinas motoras. Estas son máquinas de fluído, a través das cales pasa un fluído en forma continua e este entrégalle a súa enerxía a través dun rodete con pas ou álabes.

As turbinas constan dunha ou dúas rodas con paletas, denominadas rotor e estator, sendo a primeira a que, impulsada polo fluído, arrastra o eixo no que se obtén o movemento de rotación.

O termo turbina adoita aplicarse tamén, por ser o compoñente principal, ao conxunto de turbina conectada a un xerador para a obtención de enerxía eléctrica.

Dampfturbine Montage01
Turbina

Tipos de Turbinas

As turbinas, por ser turbomáquinas, seguen a súa mesma clasificación. Os seus xéneros máis importantes son:

Turbinas Hidráulicas Son aquelas cuxo fluído de traballo non sofre un cambio de densidade considerable a través do seu paso polo rodete, estas son xeralmente as turbinas de auga que son as máis comúns. Dentro deste xénero atópanse:

  • Turbinas de acción
  • Turbinas de reacción

Turbinas Térmicas Son aquelas cuxo fluído de traballo sofre un cambio de densidade considerable a través do seu paso polo rodete. Estas pódense clasificar en:

  • Turbinas a Vapor: o seu fluído de traballo pode sufrir un cambio de fase durante o seu paso polo rodete, este é o caso das turbinas a mercurio, que foron populares nalgún momento, e o das turbinas dá vapor de auga, que son as máis comúns.
  • Turbinas a gas: Neste tipo de turbinas non se espera un cambio de fase do fluído durante o seu paso polo rodete.

Turbinas eólicas

Ver artigo principal Aeroxerador

Unha turbina eólica é un dispositivo mecánico que converte a enerxía do vento en enerxía eléctrica. As turbinas eólicas deséñanse para converter a enerxía do movemento do vento (enerxía cinética) na enerxía mecánica, movemento dun eixo. Logo nos xeradores da turbina, esta enerxía mecánica convértese en enerxía eléctrica. A enerxía eléctrica xerada pódese almacenar en baterías, ou utilizarse directamente. Hai tres leis físicas básicas que gobernan a cantidade de enerxía aproveitable do vento:

  • A primeira lei indica que a enerxía xerada pola turbina é proporcional á velocidade do vento ao cadrado.
  • A segunda lei indica que a enerxía dispoñíbel é directamente proporcional ao área varrida das pas. A enerxía é proporcional ao cadrado da lonxitude das pas.
  • A terceira lei indica que existe unha eficacia teórica máxima dos xeradores eólicos do 59%. Na práctica, a maioría das turbinas de vento son moito menos eficientes que isto, e deséñanse diversos tipos para obter a máxima eficacia posíbel a diversas velocidades do vento. Os mellores xeradores eólicos teñen eficacias do 35% ao 40%.

Véxase tamén

Outros artigos

Airbus Helicopters

Airbus Helicopters SAS (anteriormente Eurocopter Group) é a división de fabricación de helicópteros de Airbus. É a compañía máis grande da industria en termos ingresos e helicópteros de turbina entregados. A súa sede atópase no aeroporto de Marsella Provenza, en Marignane, Francia, preto de Marsella. As súas principais instalacións atópanse en Marignane e en Donauwörth, Alemaña, con plantas de produción adicionais en Brasil (Helibras), Australia, España e Estados Unidos. A compañía foi renomeada Airbus Helicopters o 2 de xaneiro de 2014.

Antonov

Antonov, ou Complexo Científico/Técnico Aeronáutico Antonov (Antonov ASTC) (en ucraíno:Авіаційний науково-технічний комплекс імені Антонова, АНТК ім. Антонова), antigamente a Compañía de Deseño Antonov, é unha compañía de deseño e fabricante de aeronaves e provedora de servizos aeronáuticos con base en Kiev, Ucraína (desde 1952) con particular experiencia no campo da construción de aeronaves moi grandes, tanto para uso comercial (carga e pasaxe) coma para defensa.

Central hidroeléctrica

Unha central hidroeléctrica é aquela que se utiliza para a xeración de enerxía eléctrica mediante o aproveitamento da enerxía potencial da auga represada nun encoro situado a nivel máis alto que a central.

A auga é conducida mediante unha tubaxe de descarga á sala de máquinas da central, onde mediante enormes turbinas hidráulicas se produce a xeración de enerxía eléctrica.

Central nuclear

Unha central nuclear, é unha instalación onde a enerxía mecánica que se necesita para mover un xerador de enerxía eléctrica se obtén a partir do vapor formado ó quentar auga nun reactor nuclear.

A enerxía nuclear procede das reaccións de fusión ou fisión de átomos, nas cales se liberan grandes cantidades de enerxía en forma de calor, que se usa para producir electricidade.

Central térmica

Unha central térmica ou central termoeléctrica é unha instalación empregada para a xeración de enerxía eléctrica a partir da enerxía liberada en forma de calor, normalmente mediante a combustión dalgún combustible fósil como petróleo, gas natural ou carbón. Esta calor é empregado por un ciclo termodinámico convencional para mover un alternador e producir enerxía eléctrica. Doutra banda, tamén existen centrais termoeléctricas que empregan fisión nuclear do uranio para producir electricidade, estas instalacións reciben o nome de centrais nucleares.

Central térmica de Meirama

A central térmica de Meirama é unha central térmica de produción de enerxía eléctrica situada no concello de Cerceda. Pertence ao grupo Gas Natural Fenosa e ten unha capacidade instalada de arredor de cincocentos megavatios (563 MW segundo as últimas informacións da empresa).

A central construíuse aproveitando uns xacementos de lignito xa practicamente esgotados. Este lignito de moi mala calidade, baixo poder calorífico e moitos residuos, entre eles materias sólidas que desgastaban os muíños por atrito e xofre que provocaba moita contaminación, foi sendo paulatinamente substituído por hulla de Wyoming.

A central produce enerxía queimando carbón para producir vapor que fai xirar tres turbinas.

Ciclo de Rankine

O Ciclo Rankine é un ciclo termodinámico. Serve de modelo para a obtención de traballo nunha turbina de vapor. Debe o seu nome ó matemático escocés William John Macquorn Rankine.

Gustaf Dalén

Nils Gustaf Dalén, nados en Stenstorp, Suecia en 1869 e finado en Estocolmo en 1937, foi un enxeñeiro e físico sueco, galardoado co Premio Nobel de Física en 1912.

Hélice

pode consultar tamén Hélice (xeometría)

A hélice é un dispositivo formado por un conxunto de elementos denominados pas, os cales están montados de forma concéntrica arredor dun eixo, virando darredor del nun mesmo plano.

A súa función é transmitir a través das pas a súa propia enerxía cinética (que adquire ao virar) a un fluído, creando unha forza de tracción, ou viceversa, "tomar" a enerxía cinética dun fluído para transmitila a través do seu eixo a outro dispositivo.

A primeiras aplicacións das hélices, hai miles de anos, foron os muíños de vento e de auga. Hoxe en día, tamén baixo os nomes de "rotor", "turbina" e "ventilador", as hélices e os dispositivos derivados delas empréganse para multitude propósitos: refrixeración, compresión de fluídos, xeración de electricidade, propulsión de vehículos e ata para a xeración de efectos visuais (estroboscopio).

Como demostra a variedade de denominacións e campos de aplicación, existe unha gran variedade de hélices, que se manifesta sobre todo nas pas, que xeralmente teñen perfís semellantes aos dunha á, pero cuxa forma varía segundo o seu propósito.

Ademais, hai hélices, principalmente na aviación, nas cales a inclinación das pas é variable, variación que á súa vez pode ser respecto ao plano de xiro da hélice ("paso") ou respecto ao eixo de xiro da hélice ("paso cíclico" ou simplemente "cíclico"). Para acadar isto requírense mecanismos bastante complexos.

Nos motores de avión, a propia hélice fai as veces de volante de inercia.

Motor de combustión

Un motor de combustión é unha máquina que produce un traballo (tipicamente un movemento) mediante a enerxía proporcionada por un combustíbel. Dependendo de se a combustión é interna ou externa ao motor falarase de motores de combustión interna ou motores de combustión externa.

Máquina

Unha máquina é un dispositivo que transforma unha forma de enerxía noutra e forma un conxunto independente de mecanismos deseñados co obxectivo de realizar unha ou máis tarefas determinadas. Unha máquina pode ser ou non automática ou intelixente, por exemplo, conter ou non elementos eléctricos, electrónicos, hidráulicos, etc. Algunhas poden recibir nomes concretos segundo o seu uso ou obxecto, tales como máquina de afeitar, máquina de coser, máquina de lavar, máquina de escribir, máquina de retratar, máquina de calcular, máquina de picar carne, máquina de cortar embutidos, máquina de facer churros, máquina de segar, máquina de imprimir, etc.As máquinas clasifícanse en función dos tipos de enerxía que manexan:

Máquinas térmicas cuxo principio de funcionamento é o intercambio de calor (enerxía térmica) entre dous focos.

Máquinas eléctricas transforman un tipo de enerxía eléctrica noutro (transformadores), en movemento (motores) ou ben transforman enerxía mecánica en eléctrica (xeradores).

Máquinas hidráulicas operan con líquidos, como as bombas ou as turbinas hidráulicas.

Mecanismos transforman un tipo de movemento noutro, como a biela-manivela ou as engrenaxes.

Turbina a gas

Unha turbina a gas é un tipo de motor de combustión interna rotativo que transforma a enerxía química dun combustíbel (líquido ou gas) en enerxía mecánica facendo xirar un eixo.

A turbina consta de tres partes tres equipamentos: compresor, cámara de combustión e turbina propiamente dita. Esta configuración forma un ciclo termodinámico a gas, cuxo modelo ideal denomínase Ciclo Brayton, concibido por George Brayton en 1870.

Este conxunto opera nun ciclo aberto, ou sexa, o fluído de traballo (ar) é admitido na presión atmosférica e os gases de escape, tras pasaren pola turbina, son descargados de volta na atmosfera sen que retornen á admisión.

A denominación turbina a gas pode ser erroneamente asociada ao combustíbel utilizado. A palabra gas non se refire á queima de gases combustíbeis, mais, si ao fluído de traballo da turbina, que é neste caso a mestura de gases resultante da combustión. O combustíbel en si pode ser gasoso, como gas natural, gas liquefeito de petróleo (GLP), gas de síntese ou líquido, como queroseno, óleo diésel e até mesmo óleos máis pesados.

Turbina de vapor

Unha turbina de vapor é unha turbomáquina motora, que transforma a enerxía dun fluxo de vapor en enerxía mecánica a través dun intercambio de cantidade de movemento entre o fluído de traballo (enténdase o vapor) e a roda, órgano principal da turbina, que conta con pas ou paletas que teñen unha forma particular para poder realizar o intercambio enerxético. As turbinas de vapor están presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluído que poida cambiar de fase, entre estes o máis importante é o Ciclo Rankine, o cal xera o vapor nunha caldeira, da cal sae nunhas condicións de elevada temperatura e presión. Na turbina transfórmase a enerxía interna do vapor en enerxía mecánica que, tipicamente, é aproveitada por un xerador para producir electricidade.

Nunha turbina pódense distinguir dous partes, o rotor e o estator. O rotor está formado por rodas de paletas unidas ao eixo e que constitúen a parte móbil da turbina. O estator tamén está formado por paletas, non unidas ao eixo senón á carcasa da turbina.

O termo turbina de vapor é moi utilizado para referirse a unha máquina motora a cal conta cun conxuntos de turbinas para transformar a enerxía do vapor, tamén ao conxunto da roda e as paletas directoras.

Turbo

Para a novela de Miguel Suárez Abel véxase Turbo (1988).

Un turbocompresor ou turbo (expresión coloquial), do grego "τύρβη" ("raíz"), (tamén do latín "turbo" ("trompo"),) é unha turbina accionada por un dispositivo de indución forzada que aumenta a eficiencia dun motor e a súa potencia forzando a entrada de aire extra na cámara de combustión. Esta mellora sobre a aspiración natural do motor é debida a que a turbina pode forzar máis aire, e proporcionalmente máis mestura explosiva, na cámara de combustión que a que se obtería coa simple presión atmosférica.

Os turbocompresores eran coñecidos orixinalmente como turbosupercompresores cando todos os dispositivos de indución forzados foron clasificados como supercompresores. Hoxe en día o término "supercompresor" só se aplííca aos dispositivos de indución forzada impulsados mecanicamente. A diferéncia clave entre un turbocompresor e un supercompresor convencional é que o convencional é accionado mecanicamente polo motor, a miúdo a través dunha correa conectada ao veo de manivelas, mentres que un turbocompresor é alimentado por unha turbina accionada polos gases de escape do motor. En comparación cun compresor accionado mecanicamente, os turbocompresores tenden a ser máis eficientes, pero menos sensibles. Twincharger refírese a un motor tanto con un compresor e un turbocompresor.

Os turbocompresores son comunmente utilizados nos motores de camións, automóbiles, trens, avións e equipos de construción. Son os máis utilizados en motores de combustión interna de ciclo Otto e ciclo Diesel. Tamén son útiles en pilas de combustible para automoción.

Turboeixo

Un motor turboeixo é unha forma de turbina de gas optimizada para producir potencia de eixo no lugar de impulso de chorro.

En concepto, os motores turboeixo son moi semellantes aos turborreactores, cunha expansión adicional da turbina para extraer a enerxía térmica do escape e convertela en potencia de eixo de saída. Son incluso máis semellantes aos turbohélices, con só diferenzas menores, e un mesmo motor é ás veces vendido das dúas formas.

Os motores turboeixo úsanse comunmente en aplicacións que precisan unha alta potencia de saída sostida, alta fiabilidade, pequeno tamaño, e pesos lixeiros. Entre estas están os helicópteros, unidades de potencia auxiliares, barcos, carros de combate, hovercrafts e equipos estacionarios.

Turbohélice

Un turbohélice (en inglés: turboprop) é un tipo de turbina a gas. É un motor a reacción mixto, xa que basicamente é un reactor que acciona unha hélice. Entre o eixe da turbina e a hélice hai un redutor de velocidade. A forza impulsora deste motor é producida nun 90% pola hélice e nun 10% polos gases de escape.

Os motores turbohélice adoitan a usarse en pequenos avións subsónicos, pero algunhas aeronaves que os utilizan teñen velocidades de cruceiro que superan os 926 km/h. Grandes avións civis e militares, como o Lockheed L-188 Electra e o Tupolev Tu-95, usaron tamén turbohélices. O Airbus A400M está impulsado por catro motores Europrop TP400, que son os terceiros turbohélices máis potentes fabricados, despois dos Kuznetsov NK-12 e os Progress D-27.

Na súa forma máis sinxela un turbohélice consiste nunha entrada de aire, un compresor, unha cámara de combustión, unha turbina e unha tobeira propulsora. O aire é aspirado pola entrada e comprimido polo compresor. Entón engádeselle combustible ao aire comprimido na cámara de combustión, onde a mestura de queimase. Os gases quentes da combustión espándese a través da turbina. Parte da potencia xerada pola turbina úsase para accionar o compresor, e o resto transmítese pola engrenaxe cara a hélice. Unha maior espansión dos gases prodúcese na tobeira de propulsión, onde os gases expñulsanse a presión atmosférica. A tobeira proporcional unha relativamente pequena proporción da potencia xerada por un turbohélice.

Os turbohélices son moi eficientes en voos con velocidades por debaixo dos 725 km/h debido a que a velocidade de chorro da hélice (e da saída de gases) é relativamente baixa. Debido ao alto prezo dos motores turbohélice son principalmente usados cando se precisa eficiencia en velocidades de voo modestas e unha boa actuación en capacidades de aterraxes e engalaxes curtas. A aplicación máis común destes motores en aviación civil é en pequenos avións rexionais, onde a súa maior fiabilidade compensan o seu alto custo inicial. Os avións de turbohélices na actualidade operan case á mesma velocidade que un pequeno avión impulsado por motores turboventilador, pero queiman só dous terzos de combustible por pasaxeiro en comparación con estes. Porén, comparado cun turbojet (que pode voar a grande altura para mellorar a velocidade e a eficiencia de combustible) un avión de hélice ten un teito de servizo moito máis baixo.

Turborreactor

O turborreactor é un motor de chorro de aire usado principalmente en aviación. Consiste nunha turbina de gas cunha tobeira. A turbina de gas ten unha entrada de aire, un compresor, unha cámara de combustión e unha turbina (que acciona o compresor). O aire entra comprimido na cámara, quéntase e espándese pola combustión do combustible e entón é expulsado a través da turbina cara a tobeira sendo acelerado a altas velocidades para proporcionar a propulsión. Dous enxeñeiros, Frank Whittle no Reino Unido e Hans von Ohain en Alemaña, desenvolveron o concepto de xeito independente cara motores prácticos a finais dos anos 30.

Os turborreactores foron substituídos nos avións máis lentos por turbohélices debido a que estes teñen un mellor consumo de combustible. A velocidades medias, cando a hélice xa non é eficiente, os turbohélices foron substituídos por turboventiladors. O turboventilador é máis silencioso e ten un mellor consumo que o turborreactor. Os turborreactores aínda son comúns en mísiles de cruceiro de alcance medio, debido á súa alta velocidade de escape, á súa pequena área fontal, e á súa relativa simplicidade.

Turboventilador

O turboventilador ou fanjet é un tipo de motor de chorro de aire que é amplamente utilizado na propulsión de avións. A palabra "turboventilador" está composta por "turbina" e "fan": a primeira se refire a un motor de turbina de gas que consegue enerxía mecánica por combustión, e a segunda a un ventilador de fluxo guiado que usa a enerxía mecánica da turbina de gas para acelerar o aire cara atrás. Así, mentres todo o aire tomado por un turborreactor pasa a través da turbina (a través da cámara de combustión), nun turboventilador parte dese aire supera a turbina. Un turboventilador polo tanto pode considerarse como un turborreactor que se utiliza para dirixir un ventilador de fluxo guiado, con ámbolos dous contribuíndo ao empuxe. A relación da masa do fluxo de aire que supera o núcleo do motor en comparación co que pasa a través del é coñecida como relación de derivación. O motor produce empuxe a través dunha combinación desas dúas partes traballando conxuntamente; os motores que usan máis empuxe do reactor en relación co do ventilador son coñecidos como turboventilador de baixo índice de derivación, e no caso contrario, aqueles que teñen máis empuxe do ventilador que do reactor son coñecidos como turboventiladors de alto índice de derivación. A meirande parte dos motores a reacción na aviación comercial hoxe en día son dun alto índice de derivación, e os motores dos avións militares máis modernos teñen un baixo índice de derivación. Os dispositivos de postcombustión non son usados en motores de alto índice de derivación pero si se usan nos de baixo índice ou nos turborreactores.

A meirande parte do fluxo de aire que pasa a través dun turboventilador de alto índice de derivación é un fluxo de derivación de baixa velocidade: incluso cando se combina coa velocidade moito máis alta da saída do motor, a velocidade media de escape é considerablemente menor que nun turburreactor puro. O ruído dun motor turborreeactor é principalmente ruído do aire a alta velocidade no escape do reactor, polo que os motores turboventilador son significativamente máis silenciosos que un reactor puro da mesma potencia xa que o ruído do reactor non é o predominante. Outras fontes de ruído son o ventilador, o compresor e a turbina.

Xerador eléctrico

Un xerador eléctrico é un tipo de máquina eléctrica cuxo obxectivo é conversión en enerxía eléctrica de calquera outra forma de enerxía (enerxía mecánica, química..). Os xeradores implicados na produción industrial son principalmente máquinas síncronas, aínda que en algunhas aplicacións especiais se poden utilizar outro tipo de máquinas.

O funcionamento dun xerador depende da indución electromagnética, estando a lei básica de indución electromagnética baseada na Lei de Faraday de indución. Un circuíto que xira en presenza dun campo magnético abarca un fluxo variábel, o que provoca unha corrente inducida.

Tipos de xeradores que converten enerxía mecánica en eléctrica:

xerador síncrono.

xerador asíncrono.

xerador de corrente continua.Un motor eléctrico desempeña a función inversa, ou sexa, converte enerxía eléctrica en enerxía mecánica e construtivamente son semellantes aos xeradores, pois se basean no mesmo principio de conversión.

O tipo mais común de xerador eléctrico é o dínamo (xerador de corrente continua) dunha bicicleta, utilizada para converter enerxía das rodas que xiran en electricidade que alimenta unha lámpada. Na produción industrial de enerxía, a enerxía mecánica (moitas veces proveniente dunha turbina hidráulica, a gas ou a vapor) é utilizada para facer xirar o rotor, o cal induce unha tensión nos terminais dos enrolamentos que ao seren conectados a cargas levan a circulación de correntes eléctricas polos enrolamentos e pola carga.

Hai moitos outros tipos de xeradores eléctricos. Xeradores electrostáticos como a máquina de Wimshurst, e nunha escala maior, os xeradores de van de Graaff, son principalmente utilizados en traballos especializados que esixen tensións moi altas, máis cunha baixa corrente e potencias non moi elevadas.

Iso se debe pelo fato de neses tipos de xerador, a densidade volumétrica de enerxía é pequena, ou sexa, para que se teña unha grande cantidade de enerxía sendo convertida é necesario un grande volume por parte da estrutura do xerador.

Térmicas
Hidráulicas

Outras linguas

This page is based on a Wikipedia article written by authors (here).
Text is available under the CC BY-SA 3.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.