UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS SOCIALES Y ADMINISTRATIVAS.

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Para su funcionamiento, éste tipo de máquinas efectúan una transformación de parte de la energía contenida en un fluido en energía mecánica, y viceversa. Es decir, que parte de la energía potencial que contiene un fluido, con respecto a un determinado nivel de referencia, es convertida en energía mecánica, disponible generalmente como un momento o potencia motriz. Ésta transformación se lleva a cabo a través de la interacción entre una corriente fluida y un elemento mecánico que forma parte de la máquina misma. Como se ha mencionado, solo se convierte una parte de la energía disponible en un fluido, ya que todo proceso de transformación de la energía se lleva a cabo con un determinado rendimiento, y por lo tanto siempre tendremos pérdidas de potencia.

Existen diferentes criterios para la clasificación de las máquinas que funcionan con fluidos:

- Teniendo en cuenta del tipo de fluido con el cual operan, cuando una máquina utiliza para su funcionamiento una corriente líquida, ésta se llama máquina hidráulica; cuando utiliza una corriente de fluido aeriforme (gas o vapor de agua), recibe el nombre de máquina térmica.

- Teniendo en cuenta el sentido de la transformación de la energía, una máquina será motriz cuando convierte la energía potencial que contiene un fluido en energía mecánica, que se traduce en un trabajo útil; mientras una máquina será operatríz cuando utiliza energía mecánica para suministrarla a un fluido, por ejemplo aumentando su energía potencial. En este último la máquina absorbe energía mecánica.

- Teniendo en cuenta el movimiento del elemento mecánico que transfiere el trabajo generado en la conversión de la energía, una máquina puede ser alternativa o rotativa.

Con respecto a la variación en el tiempo del caudal de fluido con el que funcionan las máquinas, éstas pueden ser máquinas volumétricas cuando funcionan con un volumen de fluido finito, es decir que durante el funcionamiento elaboran una determinada cantidad de fluido que será o comprimida (como en el caso de un compresor volumétrico) o expandida (como en el caso de un motor a combustión interna durante la fase de expansión de los gases combustos), por lo tanto estas máquinas serán constituidas de una cámara y serán caracterizadas por una fase de admisión y escape. Si las máquinas funcionan con un caudal continuo en el tiempo, éstas se llaman turbomáquinas.

Cabe mencionar que solo en el caso de las turbomáquinas, la conversión de la energía potencial de un fluido en energía mecánica comporta una conversión intermedia de la energía potencial en energía cinética (es decir la corriente de fluido puede ser acelerada o decelerada), y finalmente ésta energía cinética es transformada en energía mecánica. El elemento mecánico de una turbomáquina que convierte la energía potencial en energía cinética, y que por lo tanto es fijo (no puede rotar), se llama estator; mientras el elemento mecánico que convierte la energía cinética en energía mecánica y que representa el elemento móvil de la máquina, se llama rotor. Un estator y un rotor constituyen un estadio. Las turbomáquinas pueden ser monoestadio (constituidas de un estadio) o pluriestadio (constituidas por más de un estadio), en función de la potencia con la que funcionan y de la resistencia de los materiales de los componentes mecánicos.

En el caso de las turbomáquinas, se puede citar una ulterior clasificación, teniendo en cuenta de la trayectoria del fluido evolvente (es decir del movimiento del fluido al interno de la máquina) con respecto al árbol motriz de la máquina. Una turbomáquina será axial cuando el efluente (corriente de fluido que atraviesa la máquina) se mueve en dirección axial, y por lo tanto la componente axial de la velocidad garantiza el movimiento del caudal del fluido; radial si el fluido se mueve en dirección radial, y por lo tanto la componente de la velocidad del fluido que provoca el movimiento del mismo al interno de la máquina será la componente radial; y axoradial, cuando el movimiento del fluido al interno de la máquina es originado por la componente axial y radial de la velocidad.

El campo de aplicación de las turbomáquinas es extenso. A modo de ejemplo, podemos mencionar su amplia utilización en centrales para la producción de energía eléctrica (como en el caso de las turbinas Francis y Kaplan), en la producción de energía térmica (centrales de cogeneración), en aeronáutica (turbinas a reacción), en el bombeo de líquidos, etc.

TURBORREACTOR

El turborreactor o en el idioma ingles; mejor conocido como turbojet es el tipo más antiguo de los motores de reacción de uso general. El concepto fue desarrollado en motores prácticos a finales de los años 1930 de manera independiente por dos ingenieros, Frank Whittle en el Reino Unido y Hans von Ohain en Alemania; sin embargo el reconocimiento de crear el primer turborreactor se le da Whittle por ser el primero en concebir, describir formalmente, patentar y construir un motor funcional. Von Ohain, en cambio, fue el primero en utilizar el turborreactor para propulsar un avión.

El ciclo de trabajo de este tipo de motores es el de Brayton, es similar al del motor recíproco por contar con la misma disposición de los tiempos de trabajo (admisión, compresión, combustión y escape o expansión). Un turborreactor consiste en una entrada de aire, un compresor de aire, una cámara de combustión, una turbina de gas (que mueve el compresor del aire) y una tobera. El aire entra comprimido en la cámara, se calienta y expande por la combustión del combustible y entonces es expulsado a través de la turbina hacia la tobera siendo acelerado a altas velocidades para proporcionar la propulsión.

Los turborreactores son solo eficientes a velocidades supersónicas y son muy ruidosos. Es por ello que la mayoría de los aviones modernos usan en su lugar motores turbohélice a velocidades bajas o turbofan a velocidades altas, que consumen menos combustible y son más silenciosos.

[pic 6]No obstante, los turborreactores todavía son muy comunes en misiles de crucero de medio alcance debido a su gran velocidad de escape, baja área frontal y relativa simplicidad.

Por este mismo motivo, su utilidad en otro tipo de vehículos es muy limitada. Han sido utilizados en casos aislados para batir récords de velocidad en tierra, como en el caso del Thrust SSC.

TURBOFANES

Los motores de aviación tipo turbofan son una generación de motores de reacción que ha reemplazado a los turborreactores o turbojet. También se suelen llamar