1Capitulo 15: Turbomáquinas Defi ni ci ón: • Es un conjunto de elementos mecánicos que permiten intercambiar energía con los fluidos que por ellos circulan • Los elementos contienen canales fijos y móviles. Estos últimos están montados en un cuerpo (Rodete) que gira conectado a un eje. • El intercambio de energía se realiza entre el rodete y del fluido utilizando el principio de variación de cantidad de movimiento VARIACION DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO Su apl i caci ón por ej emplo, permi te anali zar l a i nteracci ón entre el fl ui do y canal 2 3 Ejemplo máquinas motoras 4 Turbina centrípeta (flujo radial) Turbina de flujo axial Ejemplo máquinas motoras Máquina de flujo radial Ejemplo máquinas Generadoras 5 Ejemplo máquinas Generadoras Compresor de flujo axial 6 Hi draul icas: a) MOTORAS: Turbi nas hi dráuli cas Pel ton Franci s Axi ales Motores eól i cos b) GENERADORAS: Bombas Centrifugas, Axi al es, etc Ventil adores Termi cas: a) MOTORAS: Turbi na a gas Turbi na a vapor b) GENERADORAS Turbocompresores Turbina Kaplan- axial Turbina Pelton Turbina Francis Turbinas hidráulicas 7 Turbina a gas Compresores Centrífugos 8 COMPOSICION DE UNA TURBO MAQUINA SIMPLE GENERADORA Rodete Di fusor MOTORA Tobera Rodete Ventajas: • Ausenci a de partes alternati vas: – Ausencia de esfuerzos inerciales alternativos – Menor friccion, problemas de lubricacion y consumo de lubricante – Maquinas balanceadas – Menor ni vel de vibraciones • Menor tamaño y peso de l a maquina para la misma potencia • Mayor veloci dad de trabaj o 9 Desventajas: • El fluido debe tener característica neutra y libre de partículas sólidas en suspensión o liquidas para fluidos gaseosos • En las térmicas existen limites para la temperatura del fluido de trabajo • Maquinas de alta velocidad Transformación de energía mecánica y de fluido en el rodete 10 c – velocidad absoluta del fluido u – velocidad periférica o absoluta del rodete w – velocidad relativa del fluido (respecto al álabe) α – ángulo que forma la velocidad absoluta con la velocidad periférica β – ángulo que forma la velocidad relativa con la velocidad periférica cu – componente periférica de la velocidad absoluta del fluido cm – componente meridional de la velocidad absoluta del fluido. Triángulo de velocidad 11 12 13 14 ) .( . 1 2 V V Q F ÷ = F 15 16 17 18 19 ( ) 2 . 2 2 2 W C U C U W u u A ÷ A + A = A = ( ) 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 1 2 2 2 1 W W C C U U W m u ÷ + ÷ + ÷ = ( ) 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 2 2 1 2 2 W W C C U U W g u ÷ + ÷ + ÷ = 20 e W Q A = ÷ Wu Wf Wu W = + = z c h e + A + A = A 2 2 p U v p U h A + A = A + A = A . | | . | \ | A + A ÷ = = 2 2 c h Wu W 2 2 c p e A + A = A 2 2 c h e A + A = A | | . | \ | A + A ÷ = 2 2 c h Wu | | . | \ | A + A ÷ = 2 2 c p Wu 21 h Wu A ÷ = ÷2 0 Máquinas Hidráulicas: Máquinas Térmicas: p Wu A ÷ = ÷3 1 h Wu A ÷ = ÷3 1 p Wu A ÷ = ÷2 0 22 23 TMG