Compresores de Flujo Axial / Axial Flow Compressors

Axial-Flow Compressors

They both take in ambient air and increase its velocity and pressure. The air is then discharged through the diffuser into the combustion chamber.

The two main elements of an axial-flow compressor are the rotor and the stator. The rotor has fixed blades which force the air rearward much like an aircraft propeller. Behind each rotor is a stator which directs the air rearward to the next rotor. Each consecutive pair of rotor and stator blades constitutes a pressure stage.

The action of the rotor at each stage increases compression and velocity of the air and directs it rearward. By virtue of this increased velocity, energy is transferred from the compressor to the air in the form of velocity energy. The stators at each stage act as diffusers, partially converting this high velocity to pressure.

The number of stages required in a compressor is determined by the amount of air and total pressure rise required by the GTE. The greater the number of stages, the higher the compression ratio. Most present-day engines have 8 to 16 stages.

Compresores de Flujo Axial

Tanto los compresores axiales como los centrífugos, cogen el aire ambiente y elevan su velocidad y presión. Después este aire es descargado en la cámara de combustión a través del difusor.

Los dos principales elementos de los compresores axiales son el rotor y el estator. El rotor dispone de álabes fijas que fuerzan el aire hacia a tras como  el motor de un avión. Detrás de cada rotor hay un estator que dirige el aire hacia atrás al siguiente rotor. Cada par consecutivo, rotor-estator, constituyen una etapa de compresión.

La acción del rotor en cada etapa es  incrementar la compresión y la velocidad del aire y dirigirlo a la siguiente etapa.  En virtud de este aumento de velocidad, la energía es transferida desde el compresor al aire en forma de energía. En los estator de cada etapa de compresión, que actúan como difusores, se convierte parcialmente esta alta velocidad en presión.

El número de etapas requeridas en el compresor viene determinadas por la cantidad de aire y la presión total requerida. Lo mejor de estos compresores es el número de etapas de compresión y su ratio. Las más modernas tienen entre 8 y 16 etapas.

Compresor Centrífugo / Centrifugal Compressor

Principle Operation of the Centrifugal Compressor

The compressor draws in the air at the hub of the impeller and accelerates it radially by centrifugal force through the impeller. It leaves the impeller at a high velocity and a low pressure and flows through the diffuser. The diffuser converts the high-velocity, LP air to low velocity, HP air. The compressor manifold diverts the flow of air from the diffuser (an integral part of the manifold) into the combustion chambers.

CONSTRUCTION

In a centrifugal compressor the manifold has one outlet port for each combustion chamber. The outlet ports are bolted to an outlet elbow on the manifold. The outlet ports ensure that the same amount of air is delivered to each combustion chamber. Each outlet port elbow contains from two to four turning vanes to change the airflow from radial to axial flow and to reduce air pressure losses by presenting a smooth turning surface.

The impeller is usually made from a forged aluminum alloy that is heat-treated, machined, and smoothed for minimum flow restriction and turbulence. Some types of impellers are made from a single forging, while in other types the inducer vanes are separate pieces that are welded in place.

Centrifugal compressors may achieve efficiencies of 80 to 84 percent at pressure ratios of

2.5:1 to 4:1 and efficiencies of 76 to 81 percent at pressure ratios of 4:1 to 10:1. Some advantages of centrifugal compressors are as follows:

• Rugged, simple in design
• Relatively light in weight
• Develop high-pressure ratio per stage

Some disadvantages of centrifugal compressors are as follows:

• Large frontal area
• Lower efficiency than axial-flow compressors
• Difficulty in using two or more stages due to the air loss.

Principio de Operación del compresor centrífugo

El compresor aspira el aire a través del eje del impulsor y lo acelera radialmente por la fuerza centrífuga a través del impulsor. Este deja el impulsor a alta velocidad y baja presión y fluye a través del difusor. El difusor convierte la alta velocidad y baja presión (LP) en baja velocidad y alta presión (HP). El colector del compresor desvía el flujo de aire desde el difusor (como parte integral del colector) en la cámara de combustión.

En un compresor centrífugo el colector tiene una salida por cada cámara de combustión. Los puertos de salida están fijados  a los codos de salida. Estos puertos aseguran que la misma cantidad de aire entre en las cámaras de combustión. Cada codo está provisto de  4 deflectores que cambian el la dirección del flujo de aire de radial a axial reduciendo las pérdidas de presión  que presentan las cámaras lisas.

El impulsor, normalmente esta forjado en una aleación de aluminio tratado térmicamente, mecanizado y pulido para ofrecer una mínima restricción del flujo y turbulencias. Algunos tipos de impulsores están hechos de una sola pieza, mientras que en otros el inductor frontal y trasero están en dos piezas soldadas.

Los compresores centrífugos pueden alcanzar el 80% 84 % de eficiencia, con unos ratios de presión de 2.5:1 a 4:1 y eficiencias del 76% al 81% para ratios de presión de 4:1 a 10:1.

Algunas ventajas de los compresores centrífugos son:

• Robustez, con un diseño simple.
• Relativamente ligeros de peso.
• Desarrolla un ratio de alta presión por etapa.

Las desventajas son:

• Área frontal larga.
• Menor  eficiencia que lo compresores axiales.
• Dificultad para usar 2 o más etapas debido a la pérdida de aire que ocurra entre las etapas y las juntas.

Tipos de Turbinas de gas / Types of Gas Turbine Engines III

Centrifugal Compressor

The centrifugal compressor is usually located between the accessory section and the combustion section. The basic compressor section consists of an impeller, diffuser, and compressor manifold.

The diffuser is bolted to the manifold. Often the entire assembly is referred to as the diffuser. For The impeller may be either single entry or dual entry. The main differences between the single-entry and dual-entry impeller are the size of the impeller and the ducting arrangement.

The single-entry impeller permits convenient ducting directly to the inlet vanes. The dual-entry impeller uses a more complicated ducting to reach the rear side of the compressor. Single-entry impellers are slightly more efficient in receiving air, but they must be of greater diameter to provide sufficient airflow. This increases the overall diameter of the engine.

Dual-entry impellers are smaller in diameter and rotate at higher speeds to ensure a sufficient airflow. Most modern GTEs use the dual-entry compressor to reduce engine diameter. Because the air must enter the engine at almost right angles to the engine axis, a plenum chamber is required for dual-entry compressors. The air must surround the compressor at a positive pressure before entering the compressor to ensure an undisturbed flow.

Compresor Centrífugo

El compresor centrífugo  está normalmente localizado entre la sección de acceso y la de combustión. El compresor básico consiste en un impulsor, un difusor y un colector.

El difusor está fijado al colector. A veces se llama difusor al conjunto entre de difusor y colector. El impulsor puede ser de simple o doble entrada. Las principales diferencias entre ambos son el tamaño de los impulsores y de la disposición  los conductos.

En el de entrada simple, permite la entrada de aire, a través de los conductos, directamente a los álabes. El de doble entrada usa unos conductos algo más complicados que alcanzan la parte trasera del compresor.

El compresor de simple entrada es ligeramente más eficiente a la hora de recibir el aire, pero debe ser de mayor diámetro para proveer un flujo de aire suficiente. Esto incrementa las dimensiones del motor.

 Los compresores de de doble entrada son más pequeños en diámetro y giran a mayor velocidad para asegurar un flujo de  aire suficiente. Las turbinas de gas más modernas usan los compresores de doble entrad porque reducen el diámetro del motor. Debido a que el aire debe entrar en el compresor casi en ángulo recto con el eje del compresor una cámara es necesario que estos compresores dispongan de cámara impelente.

Tipos de Turbinas de gas / Types of Gas Turbine Engines II

CLASSIFICATION BY COMPRESSOR TYPE

The compressor takes in atmospheric air and compresses it to a pressure of several atmospheres.

A GTE may be classified by compressor type, based on the direction of the flow of air through the compressor. The two principal types of compressors are the centrifugal flow and the axial flow. The centrifugal-flow compressor draws in air at the center or eye of the impeller and accelerates it around and outward. In the axial flow compressor, the air is compressed while continuing its original direction of flow (parallel to the axis of the compressor rotor).

El compresor coge el aire a presión atmosférica y lo comprime a varias atmósferas.

Una turbina de gas puede clasificarse según el tipo de compresor, basándose en el flujo de aire a través de este. Los dos tipos principales son el de flujo centrífugo y el de flujo axial. El compresor de flujo centrífugo, recibe el aire por el centro del impulsor y lo acelera enviándolo hacia afuera. En el compresor de flujo axial el aire es comprimido mientras continúa con la dirección original (paralelo al eje del rotor del compresor).

Tipos de Turbinas de gas / Types of Gas Turbine Engines

The different types of GTEs all use the same basic principles. A GTE is classified by its construction (the type of compressor, combustor, or shaft system used).

The compressor may be either centrifugal or axial type. The combustor may be annular, canannular, or can type. The type of shaft used on a GTE may be either single shaft, split shaft, or twin spool. These classifications will be discussed in the following paragraphs.


Todos los tipo de Turbinas de gas usan el mismo principio básico. Una turbina de gas es clasificada según su construcción. (tipo de compresor, tipo de combustor o sistema de ejes empleado).

El compresor puede ser centrífugo o axial. El combustor puede ser anular, de cámaras individuales o una mezcla de las dos. Según el tipo de eje usado estas pueden ser de eje simple o de eje dividido o de doble bobina.