.
Tomando como referencia el dise˜no b´asico, las especificaciones a las que hay que dar valor son las siguientes:
Relaci´on de compresi´on.Es el cociente entre la presi´on total de salida y la presi´on total de entrada en el turbocompresor. Es por lo tanto una de las especificaciones m´as importantes que debe cumplir.
N´umero de etapas. Una etapa est´a formada por un rotor y un estator, de manera que ´estos forman un compresor elemental. El n´umero de etapas es el n´umero de compresores elementales por los que est´a formada la m´aquina. Se encadenan etapas para conseguir una mayor relaci´on de compresi´on con un mejor rendimiento. Las condiciones de salida de una etapa ser´an las condiciones de entrada en la siguiente. Flujo m´asico (kg/s).Es el caudal m´asico de aire que atraviesa el turbocompresor. Velocidad de giro (rpm).Es la velocidad a la que gira el eje de la m´aquina. Por lo tanto, es la velocidad de los rotores de cada etapa.
Condiciones ambiente: Son las condiciones que tiene el aire de entrada al turbo- compresor. Se introducen la temperatura (K), la presi´on (bar) y la humedad relativa ( %).
Especificaciones de la entrada. Se refieren a la geometr´ıa que tiene la entrada a la primera etapa del turbocompresor. Se define mediante el coeficiente de flujo o mediante la relaci´on de cubo, cociente entre el radio interior (radio del eje) y el radio exterior (radio de la carcasa) a la entrada del turbocompresor.
Distribuci´on de coeficientes de carga. Consiste en la distribuci´on que se quiere a lo largo del compresor en cuanto a los coeficientes de carga.
Los valores que se introducen no son los que finalmente tomar´an los coeficientes de carga, ya que estos tendr´an que adecuarse a la relaci´on de compresi´on introdu- cida, sino que lo que se mantendr´a ser´a la distribuci´on relativa. De esta manera, se introduce el coeficiente de carga de la primera etapa, el coeficiente de carga a mitad del turbocompresor, y el coeficiente de carga en la ´ultima etapa, y se hace una distribuci´on lineal.
Se introduce tambi´en el valor intermedio ya que se permite realizar una distribuci´on en la que el valor intermedio se mantenga en el tercio central de las etapas.
Tipo de compresor. Permite elegir si se quiere un compresor con di´ametro medio constante, con di´ametro exterior constante o con di´ametro interior constante. Por lo tanto, si se elige un compresor de di´ametro medio constante, este ser´a el mismo para todo el compresor. De forma similar ocurre con el di´ametro interior o el exterior.
3. PROGRAMA DE SIMULACI ´ON DESARROLLADO
Figura 3.4: Varaci´on del diametro del compresor [5].
Proceso de c´alculo. En este punto se elige si se quiere calcular el compresor fijando los grados de reacci´on en cada etapa o los ´angulos absolutos a la entrada de cada etapa. De esta manera, el proceso de dise˜no que seguir´a el programa ser´a diferente, ya que si se elige fijar los grados de reacci´on, se realizar´a una iteraci´on adicional para alcanzar el valor deseado.
Si se decide realizar un dise˜no avanzado, se permite la introducci´on de otras especifica- ciones. Estas especificaciones son las siguientes:
Extracciones. Es habitual realizar extracciones en las turbom´aquinas, para obtener un flujo de aire a una determinada presi´on, fijada por la etapa en la que se realice la extracci´on. De esta manera, en este campo se permite el dise˜no de una extracci´on, introduciendo la etapa en la que se realiza y el flujo m´asico que se extrae.
M´etodo de c´alculo de la relaci´on paso-cuerda Para el c´alculo de la relaci´on paso-cuerda (inverso de la solidez), se permiten varias opciones. La primera de ellas consiste en su introducci´on directa por pantalla. De esta manera, quedar´a directa- mente fijada. Como otra opci´on, se puede introducir por pantalla el valor del factor de difusi´on (DF). ´Este se define mediante la ecuaci´on:
DF = wmax− w
w (3.1)
Por ´ultimo, otras opciones para calcular la relaci´on paso-cuerda consisten en la utilizaci´on de correlaciones, como la de Hearsey o la de McKenzie. El proceso de dise˜no para todas las opciones se detalla posteriormente.
Perfiles de los ´alabes. Se ha introducido en el programa la posibilidad de selec- cionar entre los perfiles DCA (Double Circular Arc), NACA-65 Series y C4 Series. La selecci´on del tipo de perfil afecta a la hora de dise˜nar los ´angulos de los ´alabes, en la ´ultima parte del c´alculo.
Adem´as de las especificaciones del turbocompresor, que hay que introducir antes de co- menzar a dise˜narlo, se deben introducir una serie de par´ametros para cada etapa. De la misma manera que anteriormente, dependiendo de si se quiere hacer un dise˜no b´asico o avanzado, los par´ametros a introducir son unos u otros.
Si se quiere hacer un dise˜no b´asico, solo se considera la variaci´on del grado de reacci´on. Si por el contrario se quiere hacer un dise˜no avanzado del turbocompresor, se introducen una serie de par´ametros adicionales que definen cada una de las etapas. Estos par´ametros son los siguientes:
Juego adimensionalizado (ε/C): se trata del juego axial que hay entre el borde superior de los ´alabes, y la pared opuesta. Se define tanto para el rotor como para el estator, de manera que para el rotor es el juego entre el borde del ´alabe y la carcasa, y para el estator es el juego entre el borde del ´alabe y el eje. Se adimensionaliza con la cuerda del ´alabe.
Relaci´on paso-cuerda (S/C): es la distancia entre ´alabes del mismo rotor o estator, en el radio medio, adimensionalizada con la cuerda del ´alabe. Se define independientemente para rotor y estator.
Relaci´on ancho-cuerda (t/C): es la relaci´on entre el ancho de los ´alabes y la cuerda. Al igual que los par´ametros anteriores, se define para rotor y estator. Factor de bloqueo: a medida que el fluido avanza por el turbocompresor, la capa l´ımite va creciendo, lo que supone una disminuci´on en el ´area efectiva a trav´es de la que fluye el aire. Esto se cuantifica con el factor de bloqueo, que define en tanto por uno la reducci´on del ´area en cada etapa.
Relaci´on de aspecto (H/C): es la relaci´on entre la altura y la cuerda de los ´
alabes. Se define independientemente para rotor y estator.
Relaci´on de velocidades axiales: determina la variaci´on de la velocidad axial a lo largo de las etapas del compresor. Se define para rotor y estator de manera independiente, de manera que tambi´en determina la variaci´on de la velocidad axial entre las secciones de cada etapa.