Este documento presenta una bibliografía de referencia para el estudio de turbomáquinas. Incluye libros y artículos sobre temas como teoría de alas, turbocompresores, bombas, turbinas de vapor y gas, entre otros. El documento también contiene un índice con 12 unidades que abarcan conceptos teóricos y aplicaciones de turbomáquinas.

1. i
Apuntes de Clase
para
Turbomáquinas 67-20
Dr. Ing. Eduardo Brizuela
UBA, 2003

2. ii
BIBLIOGRAFIA
Estos apuntes son sólo una guía para estudiar la materia. La correcta comprensión de los temas
requiere referencia a la Bibliografía que sigue (códigos P indican ubicación en la Biblioteca de la FIUBA):
• Abbott, I. And von Doenhoff, A., Theory of wing sections, Dover, 1959
• Balje, O., Turbomachines, Wiley, 1981
• Cohen, H, and Rogers, G, Gas Turbine Theory, Longmans, 1954, P5313
• Csanady, G., Theory of Turbomachines, McGraw Hill, 1964, P13874
• Church, E., Turbinas de Vapor, Alsina, 1955, P5375
• Church, I., Hydraulic Motors, Wiley, 1905.
• Gannio, P., Apuntes de Turbomáquinas, Centro de Estudiantes, FIUBA
• Gibson, H., Hydraulics and its applications, Constable, 1957
• Hawthorne, W. and Olson, W., Design and Performance of Gas Turbine Power Plants, Princeton,
1960, P7792
• Hunsaker, J., and Rightmire, B., Engineering applications of Fluid Mechanics, McGraw Hill, 1947
• Keenan, J., Elementary Theory of Gas Turbines and Jet Propulsion, Oxford, 1946, P7008
• Kermode, F., Mechanics of flight, Pitman, 1977
• Kováts, A., Design and performance of centrifugal and axial flow pumps and compressors, Pergamon,
1964
• Lancaster, O., E.; Jet propulsion engines, Princeton, 1959
• Lee, J., Theory and Design of Steam and Gas Turbines, McGraw Hill, 1954, P2760
• Lucini, M., Turbomáquinas de Vapor y de Gas, Dossat, 1972, P18160
• Mallol, E., Turbinas de Combustion, Hachette, 1947, P19731
• Martinez de Vedia, R., Teoria de los motores termicos, Vol III, Alsina, 1983
• Mattaix, C., Turbomaquinas Termicas, Dossat, P22923
• Perry, R. H. and Green, D. W.; Perry’s Chemical Engineer’s Hanbook, McGraw Hill, 1998
• Polo Encinas, M., Turbomáquinas Hidráulicas, Limusa, 1976, P19016
• Pratt & Whitney Aircraft Group, The aircraft gas turbine and its operation, 1980.
• Shepherd, D, Principles of Turbomachinery, Macmillan, 1956.
• Shield, C. D.; Calderas, P17147
• Smith, C., Aircraft Gas Turbines, Wiley, 1956, P4941
• Smith, G., Gas turbines and jet propulsion for aircraft, Flight, 1947
• Stevenazzi, D., Maquinas Termicas, Cesarini Hnos., Bs As, P23968
• Stepanoff, A. J., Turboblowers, Wiley, 1955
• Vincent, E., The Theory and Design of Gas Turbines and Jet Engines, McGraw Hill, 1950, P27079
• Vivier, L., Turbinas de Vapor y de Gas, URMO, 1975, P17940
• Wilson, D., The Design of High Efficiency Turbomachinery and Gas Turbines, MIT Press, 1985
• Zuyev, V., and Skubachevskii, L., Combustion Chambers for Jet Propulsion Engines, Pergamon,
1964, P12780

3. iii
INDICE
UNIDAD 1: Turbomáquinas, clasificación, tipos. Repaso de balances energéticos. Intercambio de energía: teorema de
Euler. Casos elementales: turbina plana y curva.
1. Turbomáquinas: Clasificación. ................................................................................................. 1
2. Repaso de balances energéticos................................................................................................. 3
3. Intercambio de cantidad de movimiento: Teorema de Euler..................................................... 4
4. Casos elementales: Turbinas de paletas plana y curvas............................................................. 6
UNIDAD 2: Elementos de las turbomáquinas: conversión de energía potencial en cinética, toberas y difusores. Flujo
compresible. Performances.
1. Conversión de EP en EC: Toberas y Difusores............................................................................9
2. Velocidad isentrópica del sonido..................................................................................................9
3. Condiciones de remanso.............................................................................................................10
4. Conductos con cambio de seccion..............................................................................................11
5. Conducto convergente-divergente:Tobera de Laval...................................................................12
6. Diagrama y cono de stodola........................................................................................................14
7. Rendimiento de toberas:Factor ϕ................................................................................................15
8. Difusores.....................................................................................................................................16
UNIDAD 3: Compresores centrífugos. Tipos. Componentes. Dimensionamiento. Performance. Funcionamiento anormal
1. Descripción.................................................................................................................................18
1.1 Tipos...........................................................................................................................................19
2.1 Transferencia de cantidad de movimiento en el rotor................................................................20
2.2 Componentes del rotor................................................................................................................21
2.3 Funciones....................................................................................................................................21
2.4 Deslizamiento.............................................................................................................................22
2.5 Diagramas de velocidades..........................................................................................................23
3. Difusor........................................................................................................................................23
3.1 Tipos...........................................................................................................................................23
3.2 Difusor de alabes........................................................................................................................25
3.3 Difusor caracol...........................................................................................................................25
4. Flujo compresible, predimensionamiento..................................................................................26
4.1 Mapa elemental..........................................................................................................................27
4.2 Diagrama i-s...............................................................................................................................27
5. Parametros adimensionales........................................................................................................27
6. Mapa de compresor....................................................................................................................28
6.1 Bombeo......................................................................................................................................30
6.2 Atoramiento...............................................................................................................................31
UNIDAD 4: Compresores axiales. Teoría alar. Efectos viscosos. Pérdidas. Performance
1. Introducción................................................................................................................................32
2. Teoría alar...................................................................................................................................32
2.1 General........................................................................................................................................32
2.2 Perfiles alares..............................................................................................................................33
2.3 Teoría del ala ..............................................................................................................................33
2.3.1 Circulación ..............................................................................................................................33
2.3.2 Sustentación y resistencia al avance........................................................................................33
2.3.3 Coeficientes de sustentación y resistencia. Diagrama polar....................................................34
2.4 Efectos viscosos..........................................................................................................................35
2.4.1 Distribuciones de presiones.....................................................................................................35
2.4.2 Efecto del ángulo de ataque.....................................................................................................36
2.4.3 Pérdida de sustentación............................................................................................................37
3. Compresores multietapa..............................................................................................................37
3.1 Etapas, diagramas de velocidades...............................................................................................37
3.2 Grado de reacción.......................................................................................................................38

4. iv
3.3 Desviación..................................................................................................................................40
3.4 Pérdidas......................................................................................................................................40
3.5 Diagrama i-s...............................................................................................................................41
3.6 Relación de compresión.............................................................................................................41
3.7 Mapa de compresor....................................................................................................................41
UNIDAD 5: Turbinas radiales. Turbomáquinas hidráulicas: bombas y turbinas hidráulicas
1. Turbina radial............................................................................................................................43
1.1 General......................................................................................................................................43
1.2 Turbocompresores para motores de CI.....................................................................................44
1.3 Funcionamiento. Diagramas de velocidades.............................................................................44
1.4 Proceso en la turbina.................................................................................................................46
1.5 Mapa de turbina.........................................................................................................................47
2. Turbomáquinas hidráulicas...........................................................................................................49
2.1 Bombas hidráulicas.....................................................................................................................50
2.2 Turbinas hidráulicas....................................................................................................................55
2.2.1 Turbina de chorro (Pelton).......................................................................................................55
2.2.2 Turbinas de admisión plena.....................................................................................................58
2.2.2.1 Turbinas radiales y mixtas....................................................................................................58
2.2.2.2 Turbinas axiales....................................................................................................................59
2.2.3 Eficiencias................................................................................................................................61
UNIDAD 6: Turbinas de vapor. Operación. Eficiencias. Pérdidas
1. Clasificación................................................................................................................................63
2. Turbina de acción de una etapa: Turbina de Laval......................................................................65
2.1 Funcionamiento..........................................................................................................................65
2.2 Diagrama i-s. Rendimiento.........................................................................................................66
3. Turbinas de acción multietapa.....................................................................................................68
3.1 Escalonamientos.........................................................................................................................68
3.2 Turbina Curtis.............................................................................................................................69
3.2.1 Operación.................................................................................................................................69
3.2.2 Diagrama i-s. Rendimiento......................................................................................................70
3.3 Turbina Rateau............................................................................................................................72
3.3.1 Operación.................................................................................................................................72
3.3.2 Diagrama i-s. Rendimiento......................................................................................................72
4. Turbina de reacción: Turbina Parsons..........................................................................................73
4.1 Operación...................................................................................................................................73
4.2 Diagrama i-s. Rendimiento........................................................................................................76
5. Comparación...............................................................................................................................78
6. Pérdidas en las turbinas de vapor................................................................................................79
6.1 Pérdidas en los álabes................................................................................................................79
6.2 Otras pérdidas............................................................................................................................79
6.3 Punto de operación económica..................................................................................................80
7. Recalentamiento..........................................................................................................................81
8. Empuje axial................................................................................................................................81
9. Rendimientos de las turbinas de vapor........................................................................................82
UNIDAD 6A: Diagramas h-s para turbinas y compresores, Grado de reacción. Velocidad y diámetro específicos.
Selección de turbomáquinas
1. Grado de reacción........................................................................................................................83
2. Máquinas axiales.........................................................................................................................85
2.1Compresor axial..........................................................................................................................85
2.2Turbina axial...............................................................................................................................86
3. Maquinas radiales........................................................................................................................87
3.1Compresor radial........................................................................................................................87
3.2 Turbina radial............................................................................................................................87
4. Velocidad y diámetro específicos. Selección de turbomáquinas................................................87
4.1Velocidad y diámetro específicos..............................................................................................87

5. v
4.2 Selección de turbomáquinas......................................................................................................89
UNIDAD 7: Regulación y control de turbinas de vapor
1. Introducción.................................................................................................................................95
2. Línea de Willans..........................................................................................................................95
3. Regulación...................................................................................................................................96
4. Regulación ideal cuantitativa o por toberas.................................................................................96
5. Regulación cualitativa o por estrangulación................................................................................96
6. Regulación por toberas de la primera etapa.................................................................................97
7. Sobrecargas..................................................................................................................................99
8. Regulación por by-pass ...............................................................................................................99
9. Sistemas de control y regulación ...............................................................................................100
UNIDAD 8: Juntas de estanqueidad, sellos laberínticos, curvas de Fanno
1. Juntas de estanqueidad...............................................................................................................103
1.1 Sellos mecánicos......................................................................................................................103
1.2 Sellos hidráulicos.....................................................................................................................105
2. Sellos laberínticos......................................................................................................................105
3. Curvas de Fanno.........................................................................................................................108
UNIDAD 9: Turbina de gas – ciclo Brayton y otros
1. Introducción..............................................................................................................................117
2. Ciclo Brayton simple ideal.......................................................................................................117
3. Ciclo Brayton simple, real........................................................................................................119
4. Ciclo de Brayton teórico regenerativo (o con recuperación de calor)......................................120
5. Ciclo regenerativo real (ε≠1)....................................................................................................123
6. Ciclo Ericsson...........................................................................................................................125
7. Ciclo Compound (Brayton regenerativo con enfriamiento y recalentamiento intermedios)....126
8. Combustión...............................................................................................................................127
UNIDAD 10: Turbina de gas: Arranque; influencia de las condiciones ambientes; propulsión aérea.
1. Punto de operación.....................................................................................................................131
2. Control de la TG.........................................................................................................................132
3. Arranque de la TG......................................................................................................................134
4. Influencia de la temperatura ambiente.......................................................................................135
5. Propulsión aérea.........................................................................................................................136
UNIDAD 11: Generadores de Vapor
1. General.....................................................................................................................................141
2. Calderas humotubulares...........................................................................................................141
3. Calderas acuotubulares............................................................................................................142
4. Ciclos de vapor........................................................................................................................143
5. Condensadores.........................................................................................................................145
6. Agua, aire, combustible...........................................................................................................150
UNIDAD 12: Cogeneración, Ciclo Combinado, Exergía
1. Cogeneración.............................................................................................................................152
2. Ciclo combinado gas-vapor.......................................................................................................154
3. Pinch point y temperatura de escape.........................................................................................157
4. Exergía, rendimiento del ciclo combinado................................................................................157