Un impulsor , o rodete , [1] es un rotor accionado que se utiliza para aumentar la presión y el caudal de un fluido. Es lo opuesto a una turbina , que extrae energía de un fluido en movimiento 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 sin 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 transfiere 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, álabes para empujar el fluido radialmente y un orificio estriado , enchavetado o roscado para aceptar un eje de transmisión.
Puede resultar más económico fundir un impulsor y su eje como una sola pieza, en lugar de hacerlo por separado. A esta combinación a veces se la denomina simplemente "rotor".
Un impulsor abierto tiene un cubo con paletas unidas y está montado sobre un eje. Las paletas no tienen pared, lo que hace que los impulsores abiertos sean ligeramente más débiles que los impulsores cerrados o semicerrados. Sin embargo, como la placa lateral no está fijada al lado de entrada de la paleta, las tensiones de la paleta 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. Una holgura estrecha entre las paletas y la voluta de la bomba o la placa posterior evita que la mayor parte del fluido fluya hacia atrás. El desgaste en el recipiente y el borde de la paleta se puede compensar ajustando la holgura para mantener la eficiencia a lo largo del tiempo. [5] Debido a que las partes internas son visibles, los impulsores abiertos son más fáciles de inspeccionar en busca de daños y mantenimiento que los impulsores cerrados. También se pueden modificar más fácilmente para cambiar las propiedades del flujo. Los impulsores abiertos operan en un rango estrecho de velocidad específica . Los impulsores abiertos suelen ser más rápidos y fáciles de mantener. Para bombas pequeñas y aquellas que tratan con sólidos suspendidos, generalmente se utilizan impulsores abiertos. [6] El bloqueo de arena no se produce tan fácilmente como con el tipo cerrado.
Un impulsor semicerrado tiene una pared posterior adicional, lo que le otorga mayor resistencia. Estos impulsores pueden pasar mezclas de sólidos y líquidos a costa de una menor eficiencia.
La construcción de impulsores cerrados incluye paredes traseras y delanteras adicionales en ambos lados de las paletas que mejoran su resistencia. Esto también reduce la carga de empuje en el eje, lo que aumenta la vida útil y la confiabilidad de los cojinetes y reduce el costo del eje. Sin embargo, este diseño más complicado, incluido el uso de anillos de desgaste adicionales, hace que los impulsores cerrados sean más difíciles de fabricar y más costosos 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 del tazón 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 más amplio de velocidades específicas que los impulsores abiertos. [5] Generalmente se utilizan en bombas grandes y aplicaciones de agua limpia. Estos impulsores no pueden funcionar de manera efectiva con sólidos y se vuelven difíciles de limpiar si se obstruyen. [6]
El diseño del impulsor de tornillo se alinea más con un canal progresivo axial que permite que los sólidos se manipulen abiertamente durante la rotación. [7] [8]
La parte principal de un compresor centrífugo es el impulsor. Un impulsor abierto no tiene cubierta, por lo que puede funcionar a velocidades más altas. Un compresor con un impulsor cubierto puede tener más etapas que uno que tenga un impulsor abierto.
Algunos impulsores son similares a las hélices pequeñas , pero sin las grandes palas. Entre otros usos, se utilizan en chorros de agua para propulsar embarcaciones de alta velocidad.
Debido a que los impulsores no tienen grandes aspas para hacer girar, pueden girar a velocidades mucho más altas que las hélices. El agua que pasa a través del impulsor se canaliza a través de la carcasa, lo que crea un chorro de agua que impulsa el buque hacia adelante. La carcasa normalmente tiene una forma cónica que forma 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 aspas, lo que tiende a aumentar la velocidad.
Para que funcione 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 arroja arena u otras partículas contra el costado de la carcasa.
Los barcos que utilizan impulsores normalmente se gobiernan cambiando la dirección del chorro de agua.
Compárese con los motores de aviones de hélice y de reacción .
Los impulsores en los tanques agitadores se utilizan para mezclar fluidos o lodos en el tanque. Esto se puede utilizar para combinar materiales en forma de sólidos, líquidos y gases. Mezclar los fluidos en un tanque es muy importante si hay gradientes en condiciones como la temperatura o la concentración.
Existen dos tipos de impulsores, dependiendo del 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 existe una interfaz deformable que se pueda romper. Otra aplicación de los impulsores de flujo radial es la mezcla de fluidos muy viscosos.
Los impulsores de flujo axial imponen un movimiento esencialmente masivo y se utilizan en procesos de homogeneización, en los que es importante aumentar el caudal volumétrico del fluido.
Los impulsores se pueden clasificar además principalmente en tres subtipos:
Las hélices son elementos que proporcionan empuje axial. Estos elementos generan un gran grado de remolino 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 de muchos países de la Commonwealth utilizan una representación estilizada de un impulsor como distintivo de rango. Los oficiales llevan uno o más en sus charreteras o en el cuello de su uniforme de bomberos como equivalente a las "pepitas" que llevan el ejército y la policía .
Las bombas de aire, como el soplador Roots , 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 , utilizadas en dispositivos de asistencia ventricular para aumentar o reemplazar completamente la función cardíaca. [9] [10]
