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Contenido Cuestionario ................................................................................................................................................ 1 1.

¿Qué es una turbo máquina?, definición. .................................................................................. 1

2.

¿Cuál es el principio físico de su funcionamiento? ................................................................... 1

3.

¿Cómo es una turbo máquina?.................................................................................................... 1

4.

¿Qué clases de ellas hay?............................................................................................................ 1

5.

¿Dónde se aplican y para qué sirven? ....................................................................................... 5

6.

¿Cómo reconocerlas? ................................................................................................................... 5

7.

¿Qué tamaño tienen? .................................................................................................................... 6

8.

¿Cuál es el par que ejerce una corona de álabe? .................................................................... 6

9.

¿Cuál es la potencia transmitida por un rotor?.......................................................................... 8

Bibliografía .................................................................................................................................................. 9

Cuestionario 1. ¿Qué es una turbo máquina?, definición. Son también llamadas máquinas de corriente o maquinas dinámicas, y son todas aquellas maquinas en donde el intercambio de energía debido, a la variación del momento cinético del fluido en su paso por el órgano intercambiador de energía, dotado de movimiento rotativo, conocido como rodete.

2. ¿Cuál es el principio físico de su funcionamiento? Estas máquinas se basan en el teorema del momento cinético, por lo cual la ecuación de Euler o ecuación fundamental de las turbo máquinas, es básica para el estudio de estas máquinas.

3. ¿Cómo es una turbo máquina? Es un dispositivo compuesto principal mente por un rodete, que absorbe energía de un fluido y lo restituye generalmente en energía mecánica.

4. ¿Qué clases de ellas hay? Las turbomáquinas se clasifican según tres criterios:

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Según la compresibilidad del fluido a) Turbomáquinas Térmicas Cuando el fluido experimenta una variación de la densidad en su paso a través dela máquina, es decir el fluido se considera compresible. Ejemplo: Turbinas de Vapor, Turbinas de Gas, Compresores. b) Turbomáquinas Hidráulicas Su diseño se hace sin tener en cuenta la variación de la densidad o del volumen específico a través de la máquina. En estas turbomáquinas el fluido de trabajo no necesariamente es agua aunque etimológicamente esto signifique la palabra hidráulica, ni siquiera tiene que ser un líquido; el fluido tiene que ser incompresible. Ejemplo: una bomba, una turbina hidráulica, un ventilador.

Según el sentido de intercambio de energía a) Turbomáquinas Motoras En ellas el fluido cede energía a la máquina disminuyendo la energía del fluido en su paso por la máquina. Producen potencia expandiendo el fluido hasta una presión más baja. Ejemplo: Turbinas de Vapor, Turbinas de Gas y Turbinas Hidráulicas. 2

Según la dirección del flujo a) Turbomáquinas de flujo axial Cuando la trayectoria del flujo que atraviesa la máquina es paralela al eje de rotación. Ejemplo: Compresor axial.

b) Turbo máquinas de flujo radial Cuando la trayectoria del flujo está en un plano perpendicular al eje de rotación. Ejemplo: la bomba centrífuga, el ventilador o soplador centrífugo, el compresor centrífugo.

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. c) Turbo máquinas de flujo mixto Cuando en la dirección del flujo en la salida del rotor intervienen las componentes axial y radial de la velocidad.

Resumen de clasificación de las turbo máquinas

(Mataix, 2000)

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5. ¿Dónde se aplican y para qué sirven? Las turbo maquinas tienen diferentes aplicaciones y estas son utilizadas mayor mente en el área de transporte y producción de energía. A continuación se mencionan algunas aplicaciones. •

En la Generación de energía eléctrica (Turbinas de gas, turbinas de vapor, eólicas e hidráulicas)

•

Como Mecanismo de propulsión para vehículos (Turborreactores, turbohélices y turbo fanés en aviones, ferrocarriles, barcos, entre otros)

•

Para Accionar un fluido(Turbocompresores, ventiladores, entre otros)

6. ¿Cómo reconocerlas?

Las turbomáquinas se pueden reconocer por las siguientes características: •

Todas están conformadas por un rotor giratorio

•

El fluido que transfiere siempre es continuo y nada silencioso.

•

Realiza transferencia energía de fluido a máquina o de maquina a fluido

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7. ¿Qué tamaño tienen? Las turbo máquinas no cuentan con un solo tamaño estándar sino que a mayor potencia requerida más grande será el tamaño de la turbo máquina. Según la necesidad que se tenga de transferir una cierta cantidad de energía al flujo entonces se determina el tamaño de los alabes; entre el rodete, los alabes y el eje; proporcional a ellos sería el tamaño de toda la turbo máquina

8. ¿Cuál es el par que ejerce una corona de álabe? En la teoría de las turbo máquinas, la fricción se desprecia y se supone que el fluidos es guiado perfectamente por la máquina, como si existiera un número infinito de alabes delgados, por lo tanto, la velocidad relativa del fluido siempre será tangente al alabe. De aquí el torque producido por una corona de alabes es: 𝑇 = 𝜌𝑄[(𝑟𝑉𝑡 )𝑠𝑎𝑙𝑒 − (𝑟𝑉𝑡 )𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎 ] Donde 𝜌𝑄[(𝑟𝑉𝑡 )𝑠𝑎𝑙𝑒 y (𝑟𝑉𝑡 )𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎 representan la cantidad de movimiento a la entrada y a la salida del volumen de control. General mente se utiliza el diagrama vectorial polar para el estudio de las relaciones en los alabes.

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Fig. Flujo permanente a través de un volumen de control con simetría circular (Streeter, 2000)

Se emplea el subíndice 1 para el fluido que entra y 2 para el fluido que sale. 𝑉 es la velocidad absoluta del fluido, 𝑢 es la velocidad pereferica del rotor y 𝑣 es la velocidad del fluido con respecto al rotor. La velocidad absoluta 𝑉 y 𝑢se dibujan desde O, y la velocidad relativa las conecta.𝑉𝑢 Representa la velocidad absoluta en la dirección tangencial, 𝛼 es el ángulo de la velocidad absoluta 𝑉 con respecto a la velocidad periférica 𝑢, y 𝛽 es el angulo de hace la velocidad relativa con –𝑢, es decir, el ángulo del alabe, ya que se supone que el flujo se guiaba perfectamente. 𝑉𝑟 es la componente de la velocidad absoluta perpendicular a la periferia. Por tanto la ecuación se convierte en: 𝑇 = 𝜌𝑄(𝑟2 𝑉2 𝑐𝑜𝑠𝛼2 − 𝑟1 𝑉1 𝑐𝑜𝑠𝛼1 )

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̇ 𝑟1 𝑉𝑢1 ) 𝑇 = 𝜌𝑄(𝑟2 𝑉𝑢2 − 𝑟1 𝑉𝑢1 ) = 𝑚̇(𝑟2 𝑉𝑢2 − Como el flujo de masa por unidad de tiempo es 𝑚̇ = 𝜌𝑄 = (𝜌𝑄)𝑠𝑎𝑙𝑒 = (𝜌𝑄)𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎 . En la expresión anterior, 𝑇es positivo para el caso de una bomba y negativo para el caso del rotor de una turbina.

9. ¿Cuál es la potencia transmitida por un rotor? La potencia comunicada al fluido es solo debida al par resultante debida al flujo en el rotor (𝑇𝑓𝑙𝑟𝑜 ), Por tanto:

𝑃𝑓𝑙 = 𝑇𝑓𝑙𝑟𝑜 𝜔 {

> 0 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑚𝑎𝑞𝑢𝑖𝑛𝑎𝑠 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟𝑎𝑠 (𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑜𝑟𝑎𝑠) < 0 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑚𝑎𝑞𝑢𝑖𝑛𝑎𝑠 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟𝑎𝑠 (𝑒𝑥𝑝𝑎𝑛𝑠𝑜𝑟𝑎)

Dónde: 𝜔 𝑒𝑠 𝑙𝑎 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑔𝑖𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑗𝑒 (𝑢𝑛𝑖𝑐𝑜) 𝑦 𝑇𝑓𝑙𝑟𝑜 𝑒𝑠 𝑒𝑙 𝑝𝑎𝑟 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑜𝑛𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑎𝑏𝑒𝑠 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑟𝑜𝑡𝑜𝑟. ̇ 𝑟1 𝑉𝑢1 ) 𝑇𝑓𝑙𝑟𝑜 = 𝑚̇(𝑟2 𝑉𝑢2 −

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Bibliografía Mataix, C. (2000). Turbo maquinas termicas. Espana: U.S.A Editorial CIE. SL. DOSSAT. Streeter, V. L. (2000). Mecanica de Fluidos. Bogota, Colombia: Mc Graw Hill.

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