Universidad de CaraboboFacultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería MecánicaDpto. de Térmica y Energética

Turbomáquinas

INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS DE FLUIDOS

Contenido.

PROF. RICHARD RODRÍGUEZ

Introducción

Definición de Máquinas de Fluidos.

Clasificación de Máquinas de Fluidos.

Introducción.

PROF. RICHARD RODRÍGUEZ

Una máquina es un transformador de energía.

Entre los principales grupos de máquinas se encuentran:

Máquinas

Eléctricas

Herramientas

Construcción

Fluidos (M.F.)

Entre otras….

Definición de Máquinas de Fluidos.

PROF. RICHARD RODRÍGUEZ

Se denominan máquinas de fluido (MF) aquellas que tienen como función principal intercambiar cierta cantidad de energía con un fluido que las atraviesa o que está contenido en ella.

Este intercambio implica directamente una transformación de energía.

Definición de Máquinas de Fluidos.

PROF. RICHARD RODRÍGUEZ

En estas máquinas, el fluido suministra la energía para mover a la máquina, o es el fluido el que recibe la energía mecánica entregada a la máquina.

Definición de Máquinas de Fluidos.

PROF. RICHARD RODRÍGUEZ

Las MF están constituidas en su forma elemental por una parte fija y una parte móvil, lo cual se conoce como ETAPA, las cuales interaccionan con un fluido (compresible o incompresible) produciendo la transformación de energía.

Clasificación de las MF.

PROF. RICHARD RODRÍGUEZ

Las MF se suelen clasificar según varios principios. Las tres clasificaciones presentadas a continuación son complementarias. Estas son:1. Según el sentido de intercambio de energía entre la

máquina y el fluido.2. Según la compresibilidad del flujo del fluido que pasa a

través de la máquina.3. Según el principio de funcionamiento de la máquina.

Clasificación de las MF.

PROF. RICHARD RODRÍGUEZ

Según el sentido de intercambio de energía entre la máquina y el fluido.

En este caso se toma en cuenta el signo de la interacción de trabajo o el signo de la variación de la condición energética del fluido. Se suelen dividir en:

MOTORAS. (Wx > 0 ; E entrada > E salida)

RECEPTORAS. (Wx < 0 ; E entrada < E salida)

Ejemplo de MF Motoras.

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Turbina Pelton

Turbina a Gas

Ejemplo de MF Receptoras.

PROF. RICHARD RODRÍGUEZ

Compresor de Pistón

Ventiladores

Bomba Centrífuga

Clasificación de las MF.

PROF. RICHARD RODRÍGUEZ

Según la compresibilidad del flujo del fluido que pasa a través de la máquina.

En este caso se toma en cuenta la variación de la propiedad densidad (o volumen específico) del flujo de fluido cuando ocurre la transformación de energía. Se suelen dividir en:

TÉRMICAS. (ρ ≠ ctte)

HIDRÁULICAS. (ρ ≈ ctte)

Ejemplo de MF Térmicas.

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Turbocompresor Centrífugo

Motor de Combustión Interna

Ejemplo de MF Hidráulicas.

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Ventilador Tuboaxial

Bombas de Engranajes Externos

Ventilador Centrífugo

Clasificación de las MF.

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Según el principio de funcionamiento de la máquina.En esta clasificación se considera la forma en la cual es transformada la energía en la máquina de fluido. Se dividen en:

MÁQUINAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO.

TURBOMÁQUINAS.

Clasificación de las MF.

PROF. RICHARD RODRÍGUEZ

MÁQUINAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO (MDP).El principio de desplazamiento positivo señala que una cantidad determinada de fluido es retenida en su paso a través de la máquina experimentando variaciones de presión debido a variaciones de volumen del elemento de retención.

Clasificación de las MF.

PROF. RICHARD RODRÍGUEZ

MÁQUINAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO (MDP).En las MDP puede ocurrir una expansión o una compresión del fluido sin un apreciable desplazamiento del centro de gravedad de la masa de fluido retenida; por lo que los cambios macroscópicos de energía cinética son despreciables.

Clasificación de las MF.

PROF. RICHARD RODRÍGUEZ

MÁQUINAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO (MDP).Las MDP están constituidas en su forma elemental por un elemento fijo o carcaza y un elemento móvil o desplazador, siendo éste ultimo el encargado de intercambiar energía con el fluido.

En función del tipo de movimiento del elemento desplazador, las MDP se clasifican como:

Alternativas o Reciprocantes.MDP Rotatorias o Rotativas.

Ejemplos de MDP.

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MDP Rotativa

Bomba de Cavidad Progresiva

MDP Alternativa

CURVAS CARACTERÍSTICAS TEÓRICA Y REAL DE UNA BDP

TEÓRICA

REAL

Para un determinado fluido a una determinada velocidad del elemento móvil

prof Richard Rodríguez

Clasificación de las MF.

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TURBOMÁQUINAS (TM)

Las TM son MF que permiten una transferencia de energía entre un fluido y un elemento mecánico, que normalmente es un eje giratorio, con las particularidades siguientes:El fluido pasa a través de la máquina de forma continua.El intercambio de energía se hace por medio de efectos

dinámicos en una o varias etapas.

TURBO es un prefijo que significa rotación; por tanto, la parte móvil de una TM siempre es giratoria.

Clasificación de las MF.

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TURBOMÁQUINAS (TM)

Las TM son aquellas máquinas en las cuales el intercambio de energía es debido a la variación del momento de la cantidad de movimiento del fluido al pasar por los conductos de un elemento que se mueve con movimiento de rotación, dotado de álabes o paletas, que se denomina rotor.

Clasificación de las MF.

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TURBOMÁQUINAS (TM)

Las partes principales que componen a una turbomáquina son:

Rueda móvil.Elemento estacionario.Eje.Carcaza.Cojinetes.Sellos.

Clasificación de las MF.

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TURBOMÁQUINAS (TM)

El conjunto formado por la rueda móvil (rodete, rotor, impulsor) y el elemento estacionario (estator, difusor, tobera) constituye lo que se define como la ETAPA de una TM.

Clasificación de las MF.

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TURBOMÁQUINAS (TM)

Según la dirección del flujo del fluido en su paso a través del rotor, las TM se clasifican como:

TM Flujo Axial.

TM Flujo Radial.

TM Flujo Mixto

Clasificación de las MF.

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TURBOMÁQUINAS (TM)

TM Flujo Axial. La trayectoria de las partículas fluidas están contenidas en superficies de revolución paralelas al eje.

Clasificación de las MF.

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TURBOMÁQUINAS (TM)

TM Flujo Radial. La trayectoria de las partículas fluidas está contenidas en planos perpendiculares al eje.

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Clasificación de las MF.

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TURBOMÁQUINAS (TM)

TM Flujo Mixto. La trayectoria de las partículas fluidas están contenidas en superficies de revolución no cilíndricas.