Un impulsor o impulsor [1] es un rotor impulsado que se utiliza para aumentar la presión y el flujo de un fluido. Es lo opuesto a una turbina , que extrae energía de un fluido que fluye y reduce su presión.
Estrictamente hablando, las hélices son una subclase de impulsores donde el flujo entra y sale axialmente, pero en muchos contextos el término "impulsor" se reserva para rotores que no son de hélice donde el flujo entra axialmente y sale radialmente, especialmente cuando se crea succión en una bomba o compresor .
Un impulsor es un componente giratorio de una bomba centrífuga que acelera el fluido hacia afuera desde el centro de rotación, transfiriendo así energía del motor que impulsa la bomba al fluido que se bombea. [2] [3] La velocidad alcanzada por el impulsor se convierte en presión cuando el movimiento hacia afuera del fluido está confinado por la carcasa de la bomba. Un impulsor suele ser un cilindro corto con una entrada abierta (llamada ojo) para aceptar el fluido entrante, paletas para empujar el fluido radialmente y un orificio estriado , enchavetado o roscado para aceptar un eje impulsor.
Puede resultar más económico fundir un impulsor y su eje como una sola pieza, en lugar de hacerlo por separado. Esta combinación a veces se denomina simplemente "rotor".
Un impulsor abierto tiene un cubo con paletas adjuntas y está montado sobre un eje. Las paletas no tienen pared, lo que hace que los impulsores abiertos sean ligeramente más débiles que los cerrados o semicerrados. Sin embargo, como la placa lateral no está fijada al lado de entrada de la paleta, las tensiones de la pala son significativamente menores. [4] En las bombas, el fluido ingresa al ojo del impulsor, donde las paletas agregan energía y la dirigen a la descarga de la boquilla. Un espacio reducido entre las paletas y la voluta de la bomba o la placa posterior impide que la mayor parte del líquido regrese. El desgaste de la taza y del borde de la paleta se puede compensar ajustando la holgura para mantener la eficiencia a lo largo del tiempo. [5] Debido a que las piezas internas son visibles, los impulsores abiertos son más fáciles de inspeccionar para detectar daños y mantener que los impulsores cerrados. También se pueden modificar más fácilmente para cambiar las propiedades del flujo. Los impulsores abiertos funcionan en un rango estrecho de velocidad específica . Los impulsores abiertos suelen ser más rápidos y fáciles de mantener. Para bombas pequeñas y aquellas que trabajan con sólidos en suspensión, generalmente se utilizan impulsores abiertos. [6] El bloqueo de arena no ocurre tan fácilmente como con el tipo cerrado.
Un impulsor semicerrado tiene una pared trasera adicional, lo que le confiere más resistencia. Estos impulsores pueden pasar mezclas sólidas y líquidas a costa de una eficiencia reducida.
La construcción de impulsores cerrados incluye paredes frontales y traseras adicionales en ambos lados de las paletas que mejoran su resistencia. Esto también reduce la carga de empuje en el eje, aumentando la vida útil y la confiabilidad del rodamiento y reduciendo el costo del eje. Sin embargo, este diseño más complicado, que incluye el uso de anillos de desgaste adicionales, hace que los impulsores cerrados sean más difíciles de fabricar y más caros que los impulsores abiertos. La eficiencia de un impulsor cerrado disminuye a medida que aumenta la holgura del anillo de desgaste con el uso. Sin embargo, el ajuste de la holgura de la taza del impulsor no afecta el desgaste de las paletas de manera tan crítica como el impulsor abierto. [4] Los impulsores cerrados se pueden utilizar en un rango de velocidad específica más amplio que los impulsores abiertos. [5] Generalmente se utilizan en bombas grandes y aplicaciones de agua limpia. Estos impulsores no pueden funcionar eficazmente con sólidos y resultan difíciles de limpiar si están obstruidos. [6]
El diseño del impulsor de tornillo se alinea más con un canal progresivo axial que permite que los sólidos se manipulen abiertamente al girar. [7] [8]
La parte principal de un compresor centrífugo es el impulsor. Un impulsor abierto no tiene tapa, por lo que puede funcionar a velocidades más altas. Un compresor con impulsor cubierto puede tener más etapas que uno que tiene impulsor abierto.
Algunos impulsores son similares a hélices pequeñas pero sin las palas grandes. Entre otros usos, se utilizan en chorros de agua para propulsar embarcaciones de alta velocidad.
Debido a que los impulsores no tienen palas grandes para girar, pueden girar a velocidades mucho más altas que las hélices. El agua forzada a través del impulsor es canalizada por la carcasa, creando un chorro de agua que impulsa la embarcación hacia adelante. La carcasa normalmente tiene forma cónica en una boquilla para aumentar la velocidad del agua, lo que también crea un efecto Venturi en el que la baja presión detrás del impulsor atrae más agua hacia las palas, tendiendo a aumentar la velocidad.
Para funcionar de manera eficiente, debe haber un ajuste perfecto entre el impulsor y la carcasa. La carcasa normalmente está equipada con un anillo de desgaste reemplazable que tiende a desgastarse cuando el impulsor lanza arena u otras partículas contra el lado de la carcasa.
Los buques que utilizan impulsores normalmente se gobiernan cambiando la dirección del chorro de agua.
Compárese con los motores de hélice y de aviones a reacción .
Los impulsores en tanques agitados se utilizan para mezclar fluidos o lodos en el tanque. Este se puede utilizar para combinar materiales en forma de sólidos, líquidos y gases. Mezclar los fluidos en un tanque es muy importante si existen gradientes en condiciones como temperatura o concentración.
Existen dos tipos de impulsores, según el régimen de flujo creado (ver figura):
Los impulsores de flujo radial imponen esencialmente un esfuerzo cortante al fluido y se utilizan, por ejemplo, para mezclar líquidos inmiscibles o en general cuando hay una interfaz deformable que romper. Otra aplicación de los impulsores de flujo radial es la mezcla de fluidos muy viscosos.
Los impulsores de flujo axial imponen esencialmente un movimiento masivo y se utilizan en procesos de homogeneización, en los que es importante aumentar el caudal volumétrico del fluido .
Los impulsores se pueden clasificar principalmente en tres subtipos:
Las hélices son elementos de empuje axial. Estos elementos dan un grado muy alto de turbulencia en el recipiente. El patrón de flujo generado en el fluido se asemeja a una hélice.
Algunas construcciones de lavadoras de carga superior utilizan impulsores para agitar la ropa durante el lavado.
Los servicios de bomberos del Reino Unido y muchos países de la Commonwealth utilizan una representación estilizada de un impulsor como insignia de rango. Los oficiales usan uno o más en sus charreteras o en el cuello de su uniforme de bombero como equivalente a las "pepitas" que usan el ejército y la policía .
Las bombas de aire, como el soplador de raíces , utilizan impulsores de malla para mover el aire a través de un sistema. Las aplicaciones incluyen altos hornos, sistemas de ventilación y sobrealimentadores para motores de combustión interna.
Los impulsores son una parte integral de las bombas de flujo axial y se utilizan en dispositivos de asistencia ventricular para aumentar o reemplazar completamente la función cardíaca. [9] [10]
