tipos de turbinas

¿QUÉ ES UNA TURBINA?

La semana pasada, analizamos la historia de las palas de las turbinas en nuestra sección «TODO SOBRE LAS PALAS». Esta semana, nos centraremos en qué es una turbina, cómo funciona y qué la hace diferente.

Una turbina es una máquina para la producción continua de energía, en la que una rueda o un rotor, que normalmente está provisto de palas, gira mediante una corriente rápida de agua, vapor, gas, viento u otro líquido. Algunos ejemplos son la presa Hoover o las imponentes cataratas del Niágara, donde el agua fluye a través de turbinas que giran bajo la presión de la caída del agua y generan casi 4,9 millones de kilovatios, que suministran electricidad a 3,8 millones de hogares. ¿Sabías que en 2020 había 7.254 centrales hidroeléctricas en Alemania? O piense en los famosos molinos de viento antiguos de Holanda, los precursores de las turbinas eólicas actuales, que son una fuente eficaz y rentable de energía renovable para generar electricidad.

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DIFERENTES TIPOS DE TURBINAS

En ingeniería mecánica, las turbomáquinas son máquinas que transfieren energía entre un rotor y un fluido o vapor. Esto incluye tanto las turbinas como los compresores, que se utilizan con frecuencia en la industria automotriz (turbocompresores), en la aeroespacial (turbinas de aviones), en el sector energético (turbinas de gas y vapor) y en la industria (compresores).

Las turbinas se pueden subdividir según la dirección del flujo. Las tres áreas principales son radiales, diagonales y axiales, y el medio de flujo determina de qué tipo de turbina se trata. Los cuatro tipos principales son vapor, gas, agua y viento. Todas las turbinas son importantes y desempeñan un papel importante en la industria, pero solo nos centraremos en el vapor y el gas, lo que nos llevará a analizar las direcciones del flujo axial y radial.

¿Cuál es la diferencia entre turbinas axiales y radiales? En una turbina radial, el flujo se orienta uniformemente de forma perpendicular al eje de rotación y acciona la turbina de la misma manera que el agua impulsa un molino de agua. El resultado es una carga mecánica más baja (y una carga térmica más baja en el caso de los fluidos de trabajo calientes), lo que significa que una turbina radial puede ser más simple, más robusta y más eficiente (en un rango de potencia similar) en comparación con las turbinas axiales. En una turbina axial, el medio de trabajo fluye en paralelo al compresor axial del eje y convierte el flujo del medio en energía rotacional mecánica.

Todas las turbinas son importantes, pero lo que medimos con más frecuencia es el complejo perfil de la turbina a reacción.

MÁS INFORMACIÓN SOBRE TURBINAS Y COMPRESORES AXIALES

#allaboutblades se centra esencialmente en las palas de las turbinas, y por eso queremos centrarnos en la turbomaquinaria axial. Las turbinas y compresores axiales constan de varias etapas. Los escalones son la combinación de un par de cuchillas giratorias y estacionarias (cuchillas guía). Las cuchillas están conectadas al rotor y las cuchillas guía están conectadas a la pieza fundida. La función principal de las palas es garantizar la transferencia de energía entre el gas y el rotor. Las palas, por otro lado, preparan el gas para su entrada en el siguiente conjunto de palas giratorias y desvían el flujo del gas que fluye del conjunto de aspas anterior al siguiente. Esto da como resultado un flujo de aire comprimido, vapor rico en energía o gas de escape a través de la turbina/compresor para transferir la mayor cantidad de energía posible.

Las turbinas axiales y los compresores son diferentes tipos de turbomáquinas con los mismos principios básicos, solo que en forma inversa. Las turbinas se alimentan con gas rico en energía, que fluye a través de la turbina. Paso a paso, transfiere su energía a las palas. El gas que circula se expande y, como resultado, las aspas y las paletas guía aumentan de tamaño a lo largo de la trayectoria del flujo axial del gas. Al final, toda la energía se transfiere a las palas y, por lo tanto, al rotor para finalmente impulsar otra máquina. Al generar energía en las centrales eléctricas, la turbina se conecta a un generador para generar electricidad.

Un compresor funciona de manera opuesta y es accionado por un motor. Las palas giratorias aspiran el aire y lo expulsan a través del compresor. Cada conjunto de álabes/válvulas es un poco más pequeño, lo que proporciona al aire más energía y compresión.

TURBINAS DE GAS: COMBINANDO AMBOS MUNDOS

Las turbinas de los aviones tienen un compresor y una turbina, y la cámara de combustión se encuentra entre ellos. El aire es aspirado por la turbina, comprimido y mezclado con el combustible para que se produzca la combustión, lo que produce empuje. Además, el flujo de gases de escape activa una turbina en el flujo de gases de escape. El impulsor de la turbina está conectado al compresor y, por lo tanto, actúa como un motor de conexión mecánica al compresor, que acciona el compresor. Sin embargo, la energía principal del gas de escape caliente se utiliza para generar empuje al aumentar su velocidad a través de la boquilla.

Este principio básico también se encuentra en los turborreactores y motores a reacción, los tipos más simples de turbinas de gas para aviones.

Morir Turboventilador-La turbina de gas es el tipo de motor de turbina más común utilizado en los aviones en la actualidad. El principio básico es el mismo, pero los componentes son más complejos. Además, hay un ventilador y un sistema de derivación para aumentar aún más la eficiencia y la estabilidad de la turbina.

Los motores de turboeje se usan comúnmente en aplicaciones que requieren un alto rendimiento sostenido, alta confiabilidad, tamaño pequeño y bajo peso. Encuentran esta aplicación en helicópteros, motores auxiliares, barcos y embarcaciones, tanques, aerodeslizadores y sistemas estacionarios.

LA ESTRUCTURA DE LA HOJA

La pala y el ala tienen funciones diferentes pero tienen elementos geométricos similares. La pala desvía la trayectoria del flujo mientras la pala transfiere energía entre el gas y el rotor. Las palas deben funcionar a altas velocidades y temperaturas, mientras que las palas guía conducen la corriente impulsada por las palas giratorias a la siguiente etapa de la turbina con una eficiencia óptima. Tanto las cuchillas como las hojas guía deben ser resistentes a la oxidación, la corrosión y el desgaste y tener una larga vida útil.

Este es uno de los aspectos más importantes que tienen las empresas cuando se trata de Considera mejorar tus palaspara aumentar el rendimiento y prolongar la vida útil de las cuchillas.

LA MEDICIÓN AUMENTA LA EFICIENCIA

La estructura y la función de la pala se componen de tres aspectos:

1) La raíz se utiliza para fijar la pala al rotor o a la carcasa. Dependiendo de la carga mecánica, la precisión de fijación requerida y los costos de fabricación, las raíces pueden ser diferentes. Volveremos a abordar este tema en detalle en el futuro.

2) La pala, que tiene una forma funcional para garantizar una interacción adecuada con el flujo de gas, está destinada a redirigir la trayectoria del flujo mientras la pala transfiere energía entre el gas y el rotor. El perfil se funde con la raíz y la camisa a través de un radio de transición y una superficie de plataforma curva. El perfil se compone de una página impresa y otra de ventosa con un borde frontal y otro posterior, que formarán parte de nuestro detallado blog.

3) La banda de cubierta es opcional y depende de la aplicación de la turbina. Las palas revestidas se utilizan para controlar y minimizar las fugas entre las puntas de las palas y para limitar las amplitudes de vibración y garantizar la creación de un anillo exterior estable.

WENZEL MIDE #MOREPARTSFASTER

Cuando se fabrican palas, existe una amplia variedad de formas, dimensiones y requisitos para cada aplicación deseada. Los perfiles están diseñados para maximizar el rendimiento requerido. Independientemente del tamaño, la interfaz o el tiempo de entrega, CORE no tiene limitaciones. El sistema de escaneo óptico de alta velocidad se desarrolló para las duras condiciones de un entorno de producción directa. El CORE M se caracteriza por su estabilidad térmica y su resistencia a la suciedad y a las vibraciones. Los accionamientos lineales altamente dinámicos y la robusta máquina básica del Sistema de medición de 6 ejes permiten mediciones a alta velocidad.

El innovador escáner óptico de luz de alta intensidad de WENZEL garantiza una rápida detección de puntos, incluso en componentes de difícil acceso y superficies altamente reflectantes, sin perder tiempo en el reposicionamiento del componente ni en el pretratamiento de las superficies.

El CORE M tiene un volumen de medición de 500 mm x 500 mm x 2500 mm y, por lo tanto, es ideal para medir componentes grandes. Dentro de la carcasa de la máquina, hay un sistema de contrapesos dinámicos que contrarresta las fuerzas generadas por el movimiento a alta velocidad del escáner, de modo que no se produce ninguna pérdida de precisión incluso a velocidades de medición extraordinariamente altas. El amplio paquete de software de WENZEL permite realizar evaluaciones rápidas y sencillas de las cuchillas mediante el software de análisis de cuchillas WM | Blade Analyzer, desarrollado en colaboración con socios industriales.

Como ya te habrás dado cuenta, nos encantan las palas de turbina de calibre con su diseño liso y elegante de color gris plomizo. Estas pequeñas piezas tienen un impacto significativo, ya que nos permiten viajar por todo el mundo, desarrollar nuestra economía y proteger a nuestros países y seres queridos, todo lo cual es una buena razón para ello. Te animo a que disfrutes de un relajante viaje por el río en un viejo barco de vapor, te maravilles con el tamaño de las grandes turbinas eólicas, visites las Cataratas del Niágara y pienses en lo lejos que hemos llegado a lo largo de los siglos. Recuerde que se han realizado mejoras mediante mediciones y que la tecnología ha evolucionado.

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