LABORATORIO DE TURBOMÁQUINAS #1 – 2023/I
Resolver los siguientes problemas propuestos de 2 puntos cada una
Nota máxima: 16 puntos
Ecuación: Nota = 16 
Grupos. TODOS
Pr oblemas Acertados
20
1. El aire ingresa a un soplador desde la atmósfera donde la presión es de 101.3 kPa y la
temperatura es de 27 ◦C. Su velocidad en la entrada es de 46 m/s. A la salida, la
temperatura de estancamiento es de 28 ◦C y la velocidad es de 123 m/s. Suponiendo que el
flujo es reversible y adiabático, determine (a) el cambio en la presión de estancamiento en
milímetros de columna de agua y (b) el cambio en la presión estática, también en milímetros
de agua.
2. Vapor saturado ingresa a una tobera a una presión estática de 14 bar con una velocidad de
52 m/s. Se expande isoentrópicamente a una presión de 8,2 bar. El caudal másico es m =
0,7 kg/s. Encuentre el área de salida de la tobera, suponiendo que (a) el vapor se comporta
como un gas ideal con γ = 1,135 y cp = 2731 J / (kg K); (b) el estado final se calcula con las
propiedades obtenidas de las tablas de vapor.
3. Una turbina de varias etapas tiene una relación de presión de estancamiento de 2,5 en cada
una de las cuatro etapas. La temperatura de estancamiento de entrada es T01 = 1200 °K y la
eficiencia total a total de cada etapa es 0,87. Evalúe la eficiencia total a total de la turbina
asumiendo que el vapor fluye a través de ella. Se puede suponer que el vapor se comporta
como un gas perfecto con γ = 1.3. ¿Por qué la eficiencia general es mayor que la eficiencia
de la etapa?
4. El vapor entra en una válvula de estrangulamiento como una mezcla de dos fases a una
presión de 20 bar y a una velocidad de 15 m/s. Sale de la válvula a una presión de 1 bar y
una temperatura de 120 ◦C. (a) Encuentre la calidad del vapor entrante. (b) Encuentre la
velocidad de salida.
5. El aire, como se muestra en la figura, fluye desde un depósito a una presión p01 = 280 kPa y
una temperatura T01 = 1000 °K hacia un conducto con un área A3 = 2.5 cm2 y presión p3 =
170 kPa. El área de la boquilla es A1 = 1 cm. (a) Encuentre el número de Mach M3 en el flujo
que se ha mezclado completamente. (b) Encuentre el flujo másico de aire. (c) Encuentre la
presión p2.
6. Aire entra en una sección en la parte divergente de una tobera supersónica con M i = 4. El
flujo es frenado por un choque tal que a la salida de la tobera, donde A e = 2Ai, el número de
Mach es Me = 0.3. (a) Encuentre el número de Mach M1 justo aguas arriba de la zona de
choque (atragantamiento). (b) Encuentre la relación de presión a través de la zona en
choque
7. Una onda de choque se mueve hacia el aire en calma a una temperatura de 300 °K y una
presión de 101,3 kPa. Esto hace que el aire detrás de la onda de choque se mueva a una
velocidad de 400 m/s. (a) Encuentre la velocidad a la que se mueve el choque. (b)
Encuentre la presión detrás del impacto.
8. El ángulo de flujo de salida del estator en una turbina de vapor axial es de 68°. El ángulo de
flujo de la velocidad relativa que sale del rotor es −67◦. El vapor sale del estator a V 2 = 120
m/s y la velocidad axial es Vx2 = 0.41U. A la salida de los alabes del rotor, la velocidad axial
del vapor es Vx3 = 0,42U. El flujo másico es m˙ = 2,2 kg/s. Encuentre (a) el ángulo de flujo
que ingresa al estator, suponiendo que sea el mismo que el ángulo de flujo absoluto que
sale del rotor; (b) el ángulo de flujo de la velocidad relativa que ingresa al rotor; (c) la
reacción; y (d) la potencia entregada por la etapa.
9. El gas entra en el rotor de una etapa de turbina axial a una velocidad de 520 m/s con un
ángulo de flujo de 65°. La velocidad de la hoja es de 300 m/s. La reacción es 0,46 y la
utilización es 0,82. No asuma que la velocidad axial es constante y (a) Encuentre la
magnitud de la velocidad de salida. (b) Encuentre el trabajo realizado por el escenario. (c)
Encuentre el ángulo en el que la velocidad relativa abandona el escenario.
10. Agua con densidad de 1000 kg/m3 fluye en una bomba centrífuga a razón de 22 L/s. El radio
del impulsor es r2 = 7,7 cm y el ancho del álabe a la salida del impulsor es b2 = 0,8 cm. Si
los ángulos de flujo a la salida del impulsor son α2 = 67° y β2 = −40°, ¿cuál es la velocidad
de rotación del eje en rpm?