Cálculos en operaciones y procesos
Turbina Turbina es el nombre genérico que se da a la mayoría de las turbo máquinas motoras. Éstas son máquinas de fluido, a través de las cuales pasa un fluido en forma continua y éste le entrega su energía a través de un rodete con paletas o álabes. Es un motor rotativo que convierte en energía mecánica la energía de una corriente de agua, vapor de agua o gas. El elemento básico de la turbina es la rueda o rotor, que cuenta con palas, hélices, cuchillas o cubos colocados alrededor de su circunferencia, de tal forma que el fluido en movimiento produce una fuerza tangencial que impulsa la rueda y la hace girar. Esta energía mecánica se transfiere a través de un eje para proporcionar el movimiento de una máquina, una máquina, un compresor, un compresor, un un generador generador eléctrico o una hélice. una hélice. Las turbinas constan de una o dos ruedas con paletas, denominadas rotor y estátor, siendo la primera la que, impulsada por el fluido, arrastra el eje en el que se obtiene el movimiento de rotación. Hasta el momento, la turbina es uno de los motores más eficientes que existen (alrededor del 50%) con respecto a los motores de combustión interna y hasta algunos eléctricos. algunos eléctricos. Ya Ya en los años 20, unos inventores, entre ellos uno de apellido Thyssen, patentaron una turbina de combustión interna a la que atribuyeron un rendimiento termodinámico del 31%. El término turbina suele aplicarse también, por ser el componente principal, al conjunto de varias turbinas conectadas a un generador para la obtención de energía eléctrica.
Página 4
Cálculos en operaciones y procesos
TIPOS DE TURBINAS Las turbinas pueden clasificarse en dos subgrupos principales: hidráulicas y térmicas. TURBINAS HIDRÁULI HIDRÁULICAS CAS
Turbina hidráulica
Rotor de una turbina Pelton, ésta es una turbina hidráulica de acción de admisión parcial. Son aquéllas cuyo fluido de trabajo no sufre un cambio de densidad considerable a través de su paso por el rodete o por el estator; éstas son generalmente las turbinas de agua, que son las más comunes, pero igual se pueden modelar como turbinas hidráulicas a los molinos de viento o aerogeneradores.
Página 5
Cálculos en operaciones y procesos
Dentro de este género suele hablarse de:
Turbinas de acción: Son aquellas en que el fluido no sufre ningún cambio
de presión de presión a través de su paso por el rodete. La presión que el fluido tiene a la entrada en la turbina se reduce hasta la presión atmosférica en la corona directriz, manteniéndose constante en todo el rodete. Su principal característica es que carecen de tubería de aspiración. La principal turbina de acción es la Turbina la Turbina Pelton, cuyo Pelton, cuyo flujo es tangencial. Se caracterizan por tener un número específico de revoluciones bajo (ns<=30). El distribuidor en estas turbinas se denomina inyector.
Turbinas de reacción: Son aquellas en el que el fluido sufre un cambio de
presión considerable en su paso pa so por el rodete. El fluido entra en el rodete con una presión superior a la atmosférica y a la salida de éste presenta una depresión. Se caracterizan por presentar una tubería de aspiración, la cual une la salida del rodete con la zona de descarga de fluido. Estas turbinas se pueden dividir atendiendo a la configuración de los álabes. Así, existen las turbinas de álabes fijos (Francis->Flujo diagonal; Hélice->Flujo axial) y turbinas con álabes orientables (Deriaz->Flujo diagonal; Kaplan->Flujo axial). El empleo de álabes orientables permite obtener rendimientos hidráulicos mayores. El rango de aplicación (una aproximación) de las turbinas, de menor a mayor salto es: kaplan-francis-pelton El número específico de revoluciones es un número común para todas las turbinas/bombas geométricamente semejantes (de menor a mayor es: peltonfrancis-kaplan). Cuanto mayor es el número específico de revoluciones, tanto mayor es el riesgo de cavitación de la turbina, es decir, una Turbina una Turbina Kaplan tiene más probabilidad de que se dé en ella el fenómeno de la cavitación que en una Turbina Francis o una Pelton. TURBINAS TÉRMICAS
Son aquéllas cuyo fluido de trabajo sufre un cambio de densidad considerable a través de su paso por la máquina.
Página 6
Cálculos en operaciones y procesos
Estas se suelen clasificar en dos subconjuntos distintos debido a sus diferencias fundamentales de diseño:
Turbinas a vapor : su fluido de trabajo puede sufrir un cambio de fase
durante su paso por el rodete; este es el caso de las turbinas a mercurio, que fueron populares en algún momento, y el de las turbinas a vapor de agua, que son las más comunes. Turbinas a gas: En este tipo de turbinas no se espera un cambio de fase del fluido durante su paso por el rodete.
También al hablar de turbinas térmicas, suele hablarse de los siguientes subgrupos:
Turbinas a acción: en este tipo de turbinas el salto entálpico salto entálpico ocurre sólo en
el estátor, dándose la transferencia de energía sólo por acción del cambio de velocidad del fluido. Turbinas a reacción: el salto entálpico se realiza tanto en el rodete como en el estátor, o posiblemente, sólo en rotor.
Igual de común es clasificar las turbinas por la presión existente en ellas en relación a otras turbinas dispuestas en el mismo grupo:
Turbinas de alta presión: son las más pequeñas de entre todas las etapas y
son las primeras por donde entra el fluido de trabajo a la turbina. Turbinas de media presión . Turbinas de baja presión : Son las últimas de entre todas las etapas, son las más largas y ya no pueden ser más modeladas por la descripción euleriana descripción euleriana de las turbomáquinas.
TURBINAS EÓLICAS Una turbina eólica es un mecanismo que transforma la energía del viento en otra forma de energía útil como mecánica como mecánica o eléctrica. La energía cinética del viento es transformada en energía mecánica por medio de la rotación de un eje. Esta energía mecánica puede ser aprovechada para moler, como ocurría en los antiguos molinos de viento, o para bombear agua, como en el caso del molino multipala. La energía mecánica puede ser transformada en
Página 7
Cálculos en operaciones y procesos
eléctrica mediante un generador un generador eléctrico (un alternador (un alternador o un dinamo) un dinamo).. La energía eléctrica generada se puede almacenar en baterías en baterías o utilizarse directamente.
TURBINA SUBMARINA Una Turbina submarina es un dispositivo mecánico que convierte la energía de las corrientes submarinas en energía eléctrica. Consiste en aprovechar la energía cinética de las corrientes submarinas, fijando al fondo submarino turbinas montadas sobre torres prefabricadas para que puedan rotar en busca de las corrientes submarinas. Ya que la velocidad de estas corrientes varía a lo largo de un año, se han de ubicar en los lugares más propicios en donde la velocidad de las corrientes varían entre 3 km/h y 10 km/h para implantar centrales turbínicas preferentemente en profundidades lo más someras posibles y que no dañen ningún ecosistema submarino. Las turbinas tendrían una malla de protección que impediría la absorción de animales acuáticos.
Página 8
Cálculos en operaciones y procesos
Sifón Para la estructura anatómica de los moluscos, véase Sifón véase Sifón (anatomía).
Para otras estructuras bilógicas en forma de sifón, véase Sifón (biología).
Sifón en un acueducto romano.
Página 9
Cálculos en operaciones y procesos
Sifón, en su variante invertida. El nombre de sifón se daba a los dispositivos que permitían al agua de un canal o acueducto, acueducto, pasar por debajo de un camino o por una vaguada para retomar su nivel al otro lado y continuar su curso. Físicamente se basa en los vasos comunicantes. El comunicantes. El sifón ya era conocido por los romanos que lo utilizaban en sus acueductos. Más adelante se inventó una variante invertida que permite a un líquido, al revés que el anterior, pasar por un obstáculo situado a mayor altura que la superficie del mismo. Por analogía de uso con el primitivo, tomó también el nombre de sifón. El más elemental está formado por un tubo, en forma de "U" invertida, de ramas desiguales, con uno de sus extremos sumergido en el líquido, que asciende por el tubo a mayor altura que su superficie, desaguando por el otro extremo. Para que funcione, el orificio de salida debe estar por debajo de la superficie libre (el sifón, en la figura, funcionará mientras h 2 sea mayor que h 1) pues funciona por gravedad, y debe estar lleno de líquido (cebado) ya que esa continuidad permite que el peso del líquido en la rama de desagüe cree la diferencia de presiones que eleva el fluido en la otra rama. Ni que decir tiene que el flujo se interrumpe en caso de que el extremo sumergido quede fuera del agua, porque entonces entrará aire en el conducto rompiendo la continuidad del líquido.
Página
10
Cálculos en operaciones y procesos
Aplicaciones Tanto el sifón normal como el invertido han tenido múltiples aplicaciones a lo largo de la historia.
PARA ATRAVESAR DEPRESIONES EN EL TERRENO
Sifón de un canal bajo un camino
En esta aplicación se utiliza lo que propiamente se llama sifón. Si un canal se encuentra a su paso con una depresión del terreno natural que obligaría a construir un terraplén muy elevado o un puente, muy frecuentemente es más conveniente interrumpir el canal con un tubo en forma de "U", atravesando así la depresión y retomando luego el canal cuando el terreno vuelve a tener una cota adecuada. También puede ocurir con cualquier otro tipo de obstáculo, como otro canal, una carretera, etc.
Página
11
Cálculos en operaciones y procesos
En este caso el funcionamiento hidráulico se basa simplemente en el "principio de los vasos comunicantes". El problema más importante es que en la parte inferior del sifón puede haber una presión hidráulica elevada, lo que requiere tuberías reforzadas, capaces de resistirla. En tiempo de los romanos, principalmente, a menudo era más barato hacer el puente o arquería. Y todavía, a veces, es una opción que no habría que descartar.
EN INSTALACIONES HIDRÁULICAS EN EDIFICIOS
Sifón en un desagüe
Actualmente, una aplicación común de los sifones es en los desagües de los aparatos sanitarios (fregaderos, lavabos, inodoros, etc.), para evitar que el mal olor de las materias en putrefacción del alcantarillado salga por el orificio de desagüe de los aparatos. El modelo más clásico (y el que mejor funciona hidráulicamente) consiste en un tubo en forma de "S" tumbada, de manera que, al desaguar el aparato, el agua llena las dos ramas del tubo, hasta el nivel de
Página
12
Cálculos en operaciones y procesos
desagüe de la segunda, manteniendo un tapón de agua limpia que cierra la entrada de olores.
Sifón de inodoro.
En los inodoros, los inodoros, para para conseguir un vaciado completo del agua sucia del sifón, se descarga la cisterna en el cubeto, el agua llena la primera curva del tubo y la segunda actúa como un sifón invertido, aspirando el contenido del cubeto hasta que el nivel de agua baja y entra algo de aire. En este momento, el sifón deja de funcionar y retrocede el agua que está en la parte ascendente entre las dos eses, llenando en parte la primera curva del tubo y aislando el desagüe de los gases de la cañería. Posteriormente, el mecanismo de descarga debe dejar salir un poco de agua, de modo que el sifón se llene hasta el nivel de desagüe de la segunda rama, como en el caso anterior. También se pueden llevar los desagües del resto de los aparatos del baño a un sifón común, llamado "bote sifónico" (que sifónico" (que no se usa nunca en un inodoro).
Página
13
Cálculos en operaciones y procesos
Vaciado por sifonamiento del exceso de agua en un canal o embalse.
EN APARATOS ELECTRODOMÉSTICOS
La toma de lejía y suavizante de las lavadoras suele ser un sifón invertido. El suavizante está en su cubeta y no alcanza la parte superior del sifón, pero cuando se abre la válvula de entrada de agua, el nivel sube, comenzando el sifonamiento, que no se interrumpe hasta haber vaciado el depósito de suavizante.
Página
14
Cálculos en operaciones y procesos
COMO DESCARGADOR DE SEGURIDAD EN CANALES
Aprovechando las características hidráulicas de los sifones invertidos, estos son más eficientes que los vertederos libres para descargar el agua que, por alguna maniobra equivocada aguas arriba, podría desbordarse de un canal provocando daños a las estructuras, por ejemplo, de canales de riego. Cuando el nivel del agua rebasa el máximo admisible (ver figura), se llena el sifón, que empieza a descargar hasta que el nivel desciende hasta el considerado como normal, en cuyo momento entra aire en el conducto del sifón y se desceba.
Sifón de agua de seltz o soda
Página
15
Cálculos en operaciones y procesos
PARA ALIMENTAR SURCOS DE RIEGO
Es un sistema bastante utilizado puesto que un sifón invertido permite retirar el agua desde el canal terciario de riego sin dañar el canal mismo, que generalmente es de tierra. Generalmente estos sifones son de polipropileno de polipropileno (PP) flexible, de un diámetro de entre 50 y 80 mm (2" y 3").
AGUA CARBONATA CARBONATADA DA
Por similitud de un líquido que asciende por un tubo, se llama sifón a un recipiente hermético que contiene agua contiene agua carbonatada, también carbonatada, también llamada Agua llamada Agua de Seltz, soda, Seltz, soda, gaseosa, etc. gaseosa, etc. En España En España se llamaba sifón al agua carbonatada cuando se servía desde este envase. El envase está a presión, a presión, mantenida mantenida por el equilibrio entre el CO2 disuelto en el agua y el gas libre en la parte superior. Habitualmente se le colocaba una funda metálica como protección frente a una posible explosión, ya que es un recipiente a presión. El sifón va provisto de una válvula para su apertura, que comunica un tubo vertical que desciende hasta el fondo con la salida exterior. Actualmente en algunos lugares ha caído en desuso, siendo sustituido por botellitas de soda. En otros países como Argentina y Uruguay siguen siendo muy usados, se fabrican actualmente de sustancias plásticas (más seguras frente a un posible reventón) y en su mayoría son repartidos a domicilio por los soderos o sifoneros.
Página
16
Cálculos en operaciones y procesos
BIBLIOGRAFÍA
http://es.wikipedia.org/wiki/Sif%C3%B3n http://www.wordreference.com/definicion/sif%C3%B3n http://www.wordreference.com/definicion/sif%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Turbina
Página
17
