thumb|Ventilador d'escritoriu Westinghouse antiguu; fácilmente puede identificase que ye una turbomáquina. Reparar qu'intercambia enerxía col aire qu'impulsa y que la so parte principal ye una rueda con palas. Una turbomáquina ye una máquina que'l so elementu principal ye un rodete (rotor xiratoriu) al traviés del cual pasa un fluyíu de forma continua, camudando ésti la so cantidá de movimientu por aición de la máquina. Dase asina una tresferencia d'enerxía ente la máquina y el fluyíu al traviés del momentu del rotor sía en sentíu máquina-fluyíu (como nel casu d'una bomba hidráulica) o fluyíu-máquina (como nel casu d'una turbina).
Les turbomáquines estremar d'otres máquines térmiques nel fechu de que funcionen de manera continua y non discreta como ye'l casu de los compresor de gas compresor d'émbolu, les bombes de vapor a pistón o los populares motores alternativos de pistón (toes elles máquines de desplazamientu volumétrico o positivu). Amás, a diferencia de motores rotativos como'l motor Wankel, dichu intercambiu d'enerxía producir por un intercambiu pel momento debíu al xiru del rotor. De forma averada, suelse referir a les turbomáquines como aquelles que cumplen la ecuación de Euler, magar esta solo ye exacta pal casu unidimensional:
Esti tipu de máquines son bien usaes na actualidá pa xeneración d'enerxía llétrica onde s'usa en casi toles teunoloxíes emplegaes (turbina de gas, turbina de vapor, turbina eólica, turbina hidráulica), como mecanismu de propulsión pa vehículos (turborreactores, turbohélizs y turbofanes n'aviones, turbines de gas pa dellos ferrocarriles y barcos) y pa remanar un fluyíu (bombes hidráuliques en sistemes de suministru d'agua, turbocompresores en motores pa vehículos ya instalaciones industriales, ventiladores de múltiples usos).
thumb|350px|center|Esquema d'un "turbofán", un motor que combina diversos tipos de turbomáquines térmiques.
Conceutos básicos
Triángulu de velocidaes Nel llinguaxe de les turbomáquines falar de triángulu de velocidaes pa referise al triángulu formáu por trés vectores los cualos son: thumb|200px|Triángulu de velocidaes. La velocidá absoluta del fluyíu La velocidá relativa del fluyíu respectu al rotor La velocidá llinial del rotor
Estos trés vectores formen un triángulu una y bones la suma nun mesmu puntu ye igual a nesi puntu por lleis del movimientu relativu de la mecánica clásica (tresformamientu de Galileo o composición de velocidaes).
L'ángulu ente los vectores y ye denotado y l'ángulu ente los vectores y ye denotado . Esta nomenclatura va ser utilizada al traviés de too esti artículu y ye norma DIN 1331.
Clasificación
Les turbomáquines pueden clasificase d'alcuerdu a dellos criterios como funcionamientu, composición o sentíu de fluxu de la enerxía.
Acordies con el sentíu del fluxu d'enerxía Motores: la enerxía ye apurrida pol fluyíu a la máquina, y esta entrega trabayu mecánicu. La mayoría de les turbomáquines motores son llamaes "turbines", pero dientro d'esti xéneru tamién entren los molinos de vientu. Darréu la enerxía mecánica pue ser tresformada n'otru tipu d'enerxía, como la enerxía llétrica nel casu de les turbines llétriques. Xeneradores: la enerxía ye apurrida pola máquina al fluyíu, y el trabayu llograr d'este. Nesti xéneru entren les bombes, sopladores, turbocompresores, ventiladores, y otros.
Acordies cola forma que presenta'l fluyíu proyeutáu al traviés del rotor thumb|180px|Turbina Pelton, ésta ye una turbomáquina tresversal d'almisión parcial.
Radial: Si la trayeutoria que sigue'l fluyíu ye principalmente perpendicular a la exa de rotación (centrífugues o centrípetes según la direición de movimientu). Axial: Cuando la trayeutoria del fluyíu ye fundamentalmente paralelu a la exa de rotación. Diagonal: Fluxu diagonal a la exa de rotación.
Acordies con el tipu de fluyíu que remanen Térmiques: Cuando'l cambéu na densidá del fluyíu ye significativu dientro de la máquina, como en compresores. Hidráuliques: Cuando'l cambéu na densidá del fluyíu nun ye significativu dientro de la máquina, como en bombes o ventiladores.
Acordies con el cambéu de presión nel rotor Aición: nun esiste un cambéu de presión nel pasu del fluyíu pol rotor. Reacción: esiste un cambéu de presión nel pasu del fluyíu pol rotor.
Acordies con el tipu d'almisión Total: tol rotor ye tocáu pol fluyíu de trabayu. Parcial: non tol rotor ye tocáu pol fluyíu de trabayu.
Partes d'una turbomáquina thumb|350px|Una turbina Kaplan, ésta ye una turbomáquina motora hidráulica de fujo axial. Vease en colloráu les partes rotatives ente les que s'atopa un Xenerador llétricu nesti casu. Una turbomáquina consta de diverses partes y accesorios dependiendo del so tipu, aplicación y diseñu. Por casu un ventilador puede ser una turbomáquina que namái conste d'un árbol, motor, rotor y soporte, ente que un compresor de gas compresor centrífugu o una bomba semi-axial puede tener munches partes qu'inclusive nun comparta coles demás turbomáquines esistentes. Sicasí, la mayoría de les turbomáquines comparten el fechu de tener partes estátiques y rotatives; y dientro d'estos conxuntos puede haber diversos elementos los cualos munches turbomáquines comparten y una enumeración competente pue ser la siguiente:
Partes rotatives Rodete El Rodete ye'l corazón de toa turbomáquina y el llugar onde avien l'intercambiu enerxéticu col fluyíu. Suélense emplegar los índices 1 y 2 pa establecer la entrada y salida del rodete. Ta constituyíu por un discu que funciona como soporte a palas, tamién llamaes álabes, o cuyares nel casu de les turbines Pelton. La xeometría cola cual realícense los álabes ye fundamental pa dexar l'intercambiu enerxéticu col fluyíu; sobre éstes reposa parte importante del rendimientu global de tola turbomáquina y el tipu de cambéu enerxéticu xeneráu (si la enerxía va ser tresferida por cambéu de presión o velocidá). Los tipos de rotores pueden ser axiales, radiales, mistos o tanxenciales, pa la so fácil identificación y distinción fai usu de representaciones per proyeición específiques.
Exa o árbol
Tien la doble función de tresmitir potencia (dende o escontra'l rotor) y ser el soporte sobre'l que xaz el rotor. Nel casu de les turbomáquines motores ésti siempres ta conectáu a dalguna clase de motor, como pue ser un motor llétricu, o inclusive una turbina como ye común nos turborreactores, munches vegaes ente l'árbol y el motor que mueve a la turbomáquina atópase dalgún sistema de tresmisión mecánica, como pue ser un embrague o una caxa reductora. Nel casu de les turbomáquines xeneradores, ye frecuente atopar un xenerador llétricu al otru estremu del árbol, o inclusive hai árboles llargos que soporten al rotor nel mediu y nun estremu atopa una turbomáquina xeneradora y al otru un xenerador.
Partes estátiques Al conxuntu de toles partes estátiques de la turbomáquina (y n'otres máquines tamién) suélse-y denominar estator. Entraes y Salíes Estes partes son comunes en toles turbomáquines, pero pueden variar de forma y xeometría ente toes. Esisten turbomáquines xeneradores de doble almisión, esto ye, que tienen dos entraes estremaes y una salida única de fluyíu. Estes partes pueden constar d'una brida nel casu de la mayoría de les bombes y compresores, pero nes turbines hidráuliques grandes, namái son grandes tuberíes y la salida munches vegaes tien forma de difusor. Nos molinos de vientu, por casu, la entrada y la salida namái pueden ser superficies imaxinaries antes y dempués del rotor. El distribuidor, ye l'órganu que la so misión ye conducir el fluyíu dende la seición d'entrada escontra'l rodete. Suélense utilizar los índices 0 y 1 pa desisgnar les magnitúes a la entrada del distribuidor y a la salida (entrada nel rodete). Per otru llau, el difusor ye un elementu que s'atopa a la salida del rodete y que mengua la velocidá del fluyíu, amás d'acondicionar hidraúlicamente el fluyíu pa la so conducción.
Álabes direutores Tamién llamaos palas direutores, son álabes fixos al estator, polos cualos pasa'l fluyíu de trabajo antes o dempués de pasar al rotor a realizar l'intercambiu enerxéticu. Munches turbomáquines escarecen d'ellos, pero naquelles onde si figuren éstos son de vital importancia. Nes turbomáquines motores encargar de dirixir el fluyíu nun ciertu ángulu, según aceleralo pa optimizar el funcionamientu de la máquina. Nes turbomáquines xeneradores atopar a la salida del rotor. Los álabes direutores tamién pueden llegar a funcionar como reguladores de fluxu, abrir o cerrándose a manera de válvula pa regular el caudal qu'entra a la máquina.
Cojinetes, rodamientos o rolineras Son elementos de máquina que dexen el movimientu del exa mientres la caltienen solidariu a la máquina, pueden variar de tipos y tamaños ente toles turbomáquines. Sellos
Son dispositivos que torguen la salida del fluyíu de la turbomáquina. Cumplen una función crítica principalmente nos acoplamientos móviles como nos rodamientos. Pueden variar de tipos y allugamientu dientro una turbomáquina a otra.
Intercambiu d'enerxía ente'l fluyíu y la turbomáquina Cuando'l fluyíu de trabayu pasa al traviés de la turbomáquina la naturaleza del intercambiu d'enerxía ye bien complexa por cuenta de la cantidá de procesos termodinámicos irreversibles qu'asoceden, amás de la naturaleza complicada y munches vegaes caótica del movimientu del fluyíu nel senu del rotor. Pa llograr una primer considerancia d'esti intercambiu enerxéticu tienen de faese considerancies teóriques sobre la naturaleza del fluyíu y el so comportamientu al traviés del rotor, esto cola cuenta de simplificar el modeláu matemáticu del fluyíu nel so pasu pol rotor. El fluyíu que pasa pol rotor ye un fluyíu potencial. Toles llinies de corriente tienen la mesma forma que cada unu de los álabes o paletes del rotor, esto sería equivalente a dicir que'l rotor tien un "infinitu" númberu de álabes. Les carauterístiques del réxime de fluxu nun varien nel tiempu, esto ye, el fluxu atópase dafechu desenvueltu, o n'otres pallabres, atopamos en réxime permanente. Una vegada declaraes estes simplificaciones podemos aludir a les lleis de caltenimientu de la mecánica y a la ecuación de tresporte de Reynolds de manera senciella; pero dependiendo de la trayeutoria del fluxu de fluyíu al traviés del rotor les formulaciones van ser distintes.
Turbomáquines Xeneradores Turbomáquines axiales thumb|180px|Cinemática d'una turbomáquina radial xeneradora. Caltenimientu de la cantidá de movimientu llinial: Les fuercies qu'actúen sobre'l volume de control son debíes a les presiones na entrada y na salida del rotor, si éstes considérense iguales en tola salida ya iguales en tola entrada, entós les fuercies lliniales queden anulaes por cuestión de simetría. Caltenimientu de la cantidá de movimientu angular: Nesti casu define la propiedá estensiva momentu angular como , y la so análoga propiedá intensiva va ser , onde ye'l campu vectorial de velocidaes y un radiu vector dende la referencia hasta cada diferencial de masa .
La ecuación de tresporte de reynolds rellaciona'l cambéu pel momento angular nel tiempu, que por lleis de la mecánica ye igual a la suma de momento aplicaos, cola so análoga propiedá intensiva que definimos enriba de la siguiente manera:
Como se supón que la situación ye de fluxu estable, nengún términu depende del tiempu, polo cual el primer sumando del llau derechu de la ecuación fai cero. El siguiente sumando ye una integral que s'evalúa en tola superficie de control y va suponese que'l rotor ye d'una turbomáquina xeneradora:
el vector puede escribise en coordenaes cilíndriques como lo que dexa llegar a la siguiente espresión:
Polos camientos anteriores puede considerase a la velocidá independiente de y de yá que toles llinies de corriente son iguales; esto dexa evaluar estes integrales asina: