Diseño De Turbina Cacera

”Diseño y construcción de una micro turbina a gas para modelos de aviones a escala usando el rotor de un turbo compresor”. José Villalobos Toro1, Jorge Duque2
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Ingeniero Mecánico 2004. Director de tesis, Ingeniero Mecánico, ESPOL 1983, Profesor de la ESPOL desde 1996.

UNIDAD: Facultad de ingeniería mecánica y ciencias de la producción (FIMCP) RESUMEN Desde sus inicios el aeromodelismoha basado sus sistemas de propulsión en motores alternativos capaces de dar giro a una pequeña hélice. Motores usados en la creación de modelos que imitan a los aviones jet (impulsados por turbinas a gas). Un grupo dedicado al pasatiempo de volar aviones dirigidos por control remoto decide ofrecer un mayor realismo a este tipo de modelos y propone la idea de construir una máquina no alternativa quepor su tamaño permita ser alojada dentro de ellos y cumpla con el objetivo principal de impulsarlos. Se expone la ingeniería del proyecto, selección de materiales, procesos de construcción y las pruebas de funcionamiento de una micro turbina. El diseño de cada elemento que compone la micro turbina es hecho en base a las características de operación que ofrece el rotor centrífugo (usado en turbocargadores). Una vez obtenidas las características dimensionales de cada uno de las partes se realizarán los planos de construcción en un programa asistido por computadora. El proceso de construcción es en máquinas-herramientas convencionales. La recolección de datos se llevará a cabo en un banco de prueba, construido especialmente para que permita evaluar las características de la máquina y sucapacidad de crear el empuje necesario para mantener en vuelo durante un intervalo de tiempo a un avión a escala de tamaño mediano controlado por mandos remotos. Los datos experimentales obtenidos en las pruebas realizadas serán comparados con los datos teóricos calculados en la fase de diseño del proyecto.

INTRODUCCION El presente trabajo expone la teoría básica para construir una micro turbina“casera”. El propósito del estudio es confirmar de manera experimental el empuje (a determinadas revoluciones) obtenido de acuerdo al análisis teórico. Para poder llegar a este objetivo se llevo a cabo la construcción de la micro turbina y un banco de pruebas que permita la obtención de estos valores experimentales. El tema no es muy conocido en nuestro medio; a nivel internacional existen revistasque hacen mención de este tipo de máquinas y actualmente la teoría es manejada por empresas fabricantes y de investigación. El procedimiento de diseño es básico; se ha revisado la teoría que describen los procesos térmicos que experimentan los fluidos, a continuación se realiza un análisis dimensional y mecánico (estático y dinámico) para construir de forma muy básica los elementos que conformanuna micro turbina. TEORIA GENERAL Definición. La turbina a gas es una máquina térmica diseñada para convertir la energía de un combustible en energía mecánica útil (fuerza sobre un eje) o una fuerza de propulsión (turbinas de aviación). Elementos principales de una turbina a gas. La figura 1.1 muestra el esquema básico de una turbina; a continuación se describe sus elementos.

2 [1]Turbocompresor.- Máquina que aumenta la presión de un fluido compresible. Las turbinas usan dos tipos; axiales o centrífugos. La figura 1.2. Compara la capacidad de ambos compresores para producir una diferencia de presión en el menor espacio posible. La relación de compresión necesaria en la micro-turbina para obtener el máximo flujo de aire esta entre [1.94-2] a 100000 RPM (curva de funcionamiento fig 2.2);relación que un compresor centrífugo obtiene en una sola etapa; mientras que el axial la obtiene en 4. (Como se describe en el cálculo de la figura 1.2). Cada etapa posee una relación de compresión de entre [1.181.27]. Esto hace impráctica la construcción de una micro- turbina con un compresor axial, debido a los problemas de balance, disposición de apoyos, tolerancias y eficiencias que...