Toberas

Instituto Tecnológico de Celaya
Ing. Mecatrónica

Fundamentos de termodinámica


Tobera
Dispositivo que sirve para aumentar la velocidad o energía cinética de un fluido mediante su expansión(ver fig. 1), desde una expresión dada hasta otra menor.

Fig. 1: Tobera para un cohete de vapor
En ellas, debido a que sus paredes son rígidas y no tienen transferencia de masa en sus límitesdefinidos, se dice que en las toberas su trabajo es igual a 0.
Las toberas se distinguen en convergentes y convergentes-divergentes (fig. 2), siendo estas últimas las que pueden acelerar gases avelocidades mayores que las del sonido. En las convergentes, su velocidad máxima es la del sonido.

Fig. 2 Ejemplo de una tobera convergente-divergente
Difusor
Este dispositivo disminuye lavelocidad o energía cinética del fluido, por lo que es la contraparte de la turbina. Genera también un incremento en la presión. Así también, su trabajo es igual a 0.
Encuentran aplicaciones en motoresdeportivos, compresores centrífugos, turbojets, etcétera.

Fig. 3 Ejemplo de un difusor simple.

Turbina
Una turbina es un dispositivo que hace pasar un fluido a presión (puede ser un líquido o ungas), y mediante una conversión de energía, se obtiene un trabajo con la expansión de este.
En ella, el fluido se hace pasar por toberas, y crea un momentum en la aspas del rotor. Esta a su ves,pueden estar conectadas a un motor eléctrico, por ejemplo.
Su trabajo es positivo, debido a que se crea una fuerza y un desplazamiento sobre un área. Se dividen en hidráulicas, eólicas, y térmicas.Fig. 4 Turbina de una presa hidroeléctrica.
Compresor
Se considera el inverso de la turbina. En el, las aspas del motor, son impulsadas por un dispositivo externo al sistema, los cuales algirar, aumentan la velocidad del fluido, así como la correspondiente disminución de su presión.
Su trabajo es negativo, puesto que son los alrededores del sistema los que hacen el trabajo para su...