Àlep

Aquest article tracta sobre el component de les turbomàquines. Vegeu-ne altres significats a «Alep».

Un àlep és cadascuna de les paletes corbades a turbines hidràuliques, de gas i a altres turbomàquines. Serveix per a deflectar un flux continu de fluid, que poden ésser dissenyats per canviar-li la pressió i modificar-ne totes les components de velocitat.

És un perfil allargat que es col·loca a les màquines rotatives formant conductes estàtics i mòbils. El fluid passa a través del conducte en forma d'anell que deixen entreveure aquestes cascades d'àleps. Tenen aparença esvelta i solen ser metàl·lics.

Els àleps tenen forma de perfils aerodinàmics que reben el fluid i el fan canviar de velocitat i pressió, i així transformen l'energia. D'aquesta manera interfereixen amb el fluid i en canvien les propietats i amb la interfície mecànica, que pot ser un disc o un tambor connectat a un eix.^[1] El conjunt format pel disc i els àleps també s'anomena rodet.

Segons el tipus de màquina, solen tenir les seccions forma de perfil aerodinàmic. Els áleps solen anar solidaris a un disc, un tambor o una carcassa, de manera que es dissenyen per subjectar-s'hi a ells mitjançant arrels amb diferents formes.^[2]

A l'extrem contrari al suport principal solen disposar de mitjans per a segellar el fluid, ti fan que tot el fluid passi entre les superfícies aerodinàmiques i que no se'n derivi cap,que provocaria distorsions o pèrdues de pressió.

El segellament de cascades d'àleps, ja sigui fet per la part estàtica o la dinàmica, ha de permetre cert contacte entre parts rotatives a grans velocitats i parts estàtiques. A la part del rotor s'aconsegueix amb la punta dels àleps rotatius i amb els segells de laberint a prop del tambor o com a extensió del disc. A la part de l'estator el segellament ss'obté pel recorregut que tracen els àleps dinàmics amb l'estator i per la part estàtica enfrontada al segell de laberint. Per a evitar excessius desgastaments, aquestos contactes han de ser materialment endurits a les parts rotatives i ablanits a les parts estàtiques.^[3]

S'ha de tenir en compte que una etapa és la combinació d'una cascada estàtica d'àleps i d'una cascada dinàmica. Així doncs la part dinàmica s'anomena rotor i l'estàtica estator. Els estators i rotors de cada etapa tenen, en general, la funció de transformar energia mecànica en energia cinètica o de pressió (o al contrari) i tenen requeriments relatius a les seves pròpies característiques mecàniques per a les càrregues de disseny i també el de gestionar les components de les velocitats del fluid i les propietats termodinàmiques del fluid a l'entrada i a la sortida.

També és usual trobar-se amb cascades estàtiques o dinàmiques d'àleps individuals. En aquestes configuracions l'ús d'estators d'àleps sol emprar-s'hi amb l'objectiu de dirigir el fluid, normalment modificant o corregint així la component tangencial. Se solen fer servir petits àleps per donar-li vorticitat a un fluid en aplicacions de combustió.^[4]

Només a les turbines, es pot distingir segons el grau de reacció amb què s'ha dissenyat l'etapa d'aquesta turbina.^[5] El grau de reacció és la relació entre l'entalpia que s'extreu del rotor i l'entalpia que s'extreu a l'etapa en total (rotor+estator):

${\displaystyle K\equiv {\frac {h_{r}}{h_{r}+h_{e}}}}$

Així doncs es poden distingir els dissenys de les etapes com:

• Etapa de reacció: En aquestes etapes, la funció dels àleps del rotor és extraure treball gràcies a la deflexió del fluid amb què operen i a la disminució de pressió del fluid que el travessa. La variació d'entalpia al rotor es va tornant predominant conforme el grau de reacció s'allunya de 0 (el límit és 1).
• Etapa d'acció pura: Es tracta d'una etapa amb un grau de reacció igual a zero. Al rotor, l'estat termodinàmic del fluid que el travessa és el mateix que a l'entrada. El treball s'extreu basant-se en la disminució de l'energia cinètica del fluid, és a dir: Es modifiquen les components de les velocitats de sortida respecte a les d'entrada. Així doncs, els àleps rotatius a aquestes etapes tenen l'única funció de deflectar adequadament el corrent.

El disseny i mecanitzat dels àleps és molt complicat, ja que s'han d'adaptar als requisits de disseny que els permetran suportar les condicions de treball a les que es sotmetran. Per això mateix, ha de tenir una rigidesa molt alta, i la distribució de les càrregues ha de ser uniforme. En els casos de turbines de gas, a la turbina, s'han de dissenyar i fabricar per poder suportar els esforços requerits a altes temperatures d'operació.^[6]

Com formen part de turbomàquines són sotmesos a grans esforços deguts a la pròpia massa, com que giren a grans velocitats al voltant d'un eix i han de ser fortament subjectats formant una roda. A més, el desequilibri inherent a la precisió de la instal·lació i de l'equilibratge sotmetrà aquestes peces a càrregues de fatiga d'alt cicle. Les càrregues tèrmiques també s'han de tenir en compte en el seu disseny, sobretot als àleps de turbines tèrmiques i als d'etapes finals de compressors. S'ha de tenir en compte també, que les màquines amb freqüents parades, posades en marxa i exigències variables d'operació seran sotmeses a fatiga amb esforços més grans, encara que a cicles amb menys freqüència.

Degut a aquestes grans velocitats, és menester una construcció i muntatge fets amb molta precisió, per evitar que hi apareguin vibracions quan la màquina funciona.

Els àleps formen part de turbines de gas, turbines de vapor, compressors, ventiladors, turbines hidràuliques i bombes, a les seves parts estàtiques i dinàmiques.

En català, el terme «àlep» és vàlid per referir-se tant als perfils estàtics com als perfils que es mouen rotativament. S'ha de fer notar que en altres llengües trobarem que s'ha fet distinció entre l'àlep estàtic i el dinàmic. De fet, la major part dels textos de turbomàquines fan referència als termes anglesos vanes per als àleps estàtics i blades per als àleps dinàmics.^[7]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Àlep