Resumen

El diseño preliminar rápido y el funcionamiento seguro de las turbomáquinas requieren una predicción sencilla y precisa del empuje axial. Una subestimación de estas fuerzas puede dar lugar a rodamientos subdimensionados que pueden sobrecargarse fácilmente y sufrir daños. Aunque en el diseño de los rodamientos se utilizan grandes márgenes de seguridad para evitar la sobrecarga, esto conduce a un costoso sobredimensionamiento. En este estudio, se analiza la precisión de los métodos de estimación del empuje axial disponibles en la actualidad, comparándolos entre sí y con la distribución teórica de la presión, simulaciones numéricas y nuevos datos experimentales. Los métodos disponibles tienden a subestimar el empuje axial máximo y requieren datos que no están disponibles durante el diseño preliminar de las turbomáquinas. Este artículo presenta un nuevo y sencillo método de estimación del empuje axial que sólo requiere unos pocos parámetros de diseño preliminar como datos de entrada y combina las ventajas de los métodos publicados anteriormente, dando como resultado una estimación más precisa del empuje axial. El método se valida con datos publicados anteriormente de una bomba radial y nuevos datos experimentales de un compresor centrífugo, este último medido en la Universidad Tecnológica de Lappeenranta-Lahti LUT, Finlandia, y dos turbinas de gas medidas en Aurelia Turbines Oy, Finlandia. La desviación máxima entre el empuje axial estimado utilizando el método híbrido y el medido es inferior al 13%, mientras que los demás métodos se desvían en decenas de puntos porcentuales.

• Materias:Máquinas eléctricas Propiedades mecánicas Mecánica de fluidos Turbinas de gas Turbomáquina
• Subjects:Electric machines Mechanical properties Fluid mechanics Gas turbines Turbomachine
• Palabras claves:nuevos datos experimentales, empuje axial, estimación precisa del empuje axial, métodos disponibles de estimación del empuje axial, pocos parámetros de diseño preliminar, método sencillo de estimación del empuje axial, aurelia turbines oy, diseño preliminar rápido, amplios márgenes de seguridad, empuje axial máximo
• Keywords:new experimental data, axial thrust, accurate axial thrust estimation, available axial thrust estimation methods, few preliminary design parameters, simple axial thrust estimation method, aurelia turbines oy, fast preliminary design, large safety margins, maximum axial thrust