Un álabe es la paleta curva de una turbo máquina . Forma parte del rodete y, en su caso, también del difusor o del distribuidor. Los álabes desvían el flujo de corriente, bien para la transformación entre energía cinética y energía de presión por el principio de Bernoulli, o bien para intercambiar cantidad de movimiento del fluido con un momento de fuerza en el eje.
Estos son los triángulos de velocidades en
el radio medio de la etapa de una turbina de flujo axial.
El gas entra en la fila de álabes del
estator (o toberas) con una presión y temperatura estáticas p1 y T1 y una
velocidad C1, se expande hasta p2 y T2 y sale con una velocidad mayor C2 de
ángulo 2 α medido entre dicha velocidad y la dirección axial (a diferencia de la
turbinas de vapor que se miden con respecto a la dirección tangencial).
Se toma un ángulo de entrada de los álabes
del rotor tal, que se acomode a la dirección 2 β de la velocidad relativa de
entrada del gas respecto del álabe, (V2); 2 β y V2 se determina restando
vectorialmente la velocidad periférica de la velocidad absoluta C2 .
Después de ser desviado y, por lo común,
expandido de nuevo en los conductos formados por los álabes del rotor (turbinas
de reacción), el gas sale con p3 y T3, y una velocidad relativa V3 de ángulo 3
β.
Sumando vectorialmente U se obtiene la
magnitud y la dirección de la velocidad absoluta del gas a la salida de la
etapa, C3 y 3 α. A 3 α se le conoce como ángulo de turbulencia y, por lo
general, es igual a cero en la última etapa de una turbina con el objeto de
disminuir las pérdidas en el tubo de salida.
Dado que la velocidad del alabe U crece
con el radio, la forma de los triángulos de velocidades variará desde la raíz a
la punta del álabe. En este apartado se hace referencia a las condiciones
correspondientes al diámetro medio del conducto anular y de esta forma se obtiene
un promedio de lo que le sucede al flujo másico total m& al atravesar la
etapa.
Este planteamiento es válido cuando la
razón de radios de punta - raíz es baja, es decir, para álabes cortos, pero
para álabes altos es indispensable tener en cuenta los efectos tridimensionales
como se verá más adelante.
La nomenclatura es la siguiente:
C : Velocidad absoluta [m/s]
V : Velocidad relativa [m/s]
U : Velocidad del álabe [m/s]
α : Ángulo absoluto del flujo de gas [Grados]
β : Ángulo relativo del flujo de gas [Grados]
ω : Velocidad angular del rotor [rad/s]
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