2006-2007-Pruebas de Evaluacion a cia Ingenieria Termica-Soluciones

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U.N.E.D. Test de autoevaluación- Curso 2006/07

INGENIERÍA TÉRMICA

Contestar a las siguientes preguntas, teniendo en cuenta que puede haber ninguna, una o varias

respuestas correctas.

CAPÍTULO 1. MÁQUINAS Y MOTORES TÉRMICOS. GENERALIDADES

1. ¿Cuál de los siguientes conjuntos de elementos mecánicos es una máquina térmica?

a) Compresor

b) Instalación de turbina de gas

c) Cámara de combustión

d) Tobera

e) Motor de combustión interna alternativof) Turbina hidráulica

2. ¿Cuál de los siguientes conjuntos de elementos mecánicos es un motor térmico?

a) Compresor

b) Instalación de turbina de gas

c) Cámara de combustión

d) Tobera

e) Motor de combustión interna alternativo

f) Turbina hidráulica

3. ¿Cuál de los siguientes motores es un motor de combustión interna (MCI)?

a) Instalación de turbina de gas

b) Instalación de turbina de gas de ciclo cerrado

c) Instalación de turbina de vapor

d) Motor Diesel

e) Cohete de propulsante sólido

f) Turborreactor

4. Señalar las afirmaciones correctas:

a) En las máquinas de fluido, el fluido que evoluciona es incompresible o de compresibilidaddespreciable a su paso por la máquina



2

b) La transformación de energía térmica en energía mecánica en una máquina térmica está ligadaa la variación del volumen específico del fluido a su paso por la máquina

c) En una máquina hidráulica sin irreversibilidades la variación de temperatura del fluido a supaso por la máquina es despreciable

d) En una máquina térmica sin irreversibilidades la variación de temperatura del fluido a su pasopor la máquina es despreciable

5. El trabajo específico intercambiado con el eje en una turbomáquina térmica motora esigual a (representando 1 y 2 las secciones de entrada y salida respectivamente y suponiendorégimen permanente):

a)22

22

21 cc−=ω si el proceso es adiabático y se desprecia la variación de energía potencial.

b) 0201 hh −=ω si el proceso es adiabático y se desprecia la variación de energía potencial.

c) 0102 hhQ −+=ω si se desprecia la variación de energía potencial

d) Shh 0201−= si se supone proceso reversible

e) Qec

h p −∆+∆+∆=2

2

ω si la turbina está refrigerada

f) pecP

∆+∆+∆

=2

2

ρ ω si el proceso es adiabático reversible

6. Se denomina cogeneración a:

a) La producción conjunta de energía mecánica y energía eléctrica en una misma planta

b) La producción de energía térmica y mecánica en una misma planta a partir de distintas fuentesde energía primaria

c) La producción de energía térmica y mecánica a partir de una única fuente de energía primaria

d) Una tecnología basada en el aprovechamiento de calores residuales para producir energíatérmica o eléctrica

e) La producción de energía eléctrica a partir de los calores residuales de la producción deenergía térmica (se genera energía térmica y se cogenera energía eléctrica)

f) La producción de energía térmica a partir de los calores residuales de la producción deenergía eléctrica (se genera energía eléctrica y se cogenera energía térmica)



3

CAPÍTULO 2. FUNDAMENTOS DE LA COMBUSTIÓN

7. En relación con la temperatura adiabática de la llama, indicar si son ciertas las siguientesafirmaciones:

a) La temperatura adiabática de la llama es una característica del combustible

b) Es la temperatura que alcanzan los productos de la combustión considerando el proceso

adiabático.

c) Su valor depende, entre otros factores, del dosado de la mezcla

d) Su valor depende, entre otros factores, de la temperatura inicial de la mezcla

e) Su valor no depende del poder calorífico del combustible

8. En cuanto a que la combustión sea completa o incompleta, indicar si son ciertas lassiguientes sentencias:

a) La combustión puede ser incompleta porque no se disponga de tiempo suficiente para ciertas

reaccionesb) La combustión puede ser incompleta porque falte el oxígeno suficiente para la reacción debido, por

ejemplo, a un dosado inadecuado

c) La combustión puede ser incompleta porque se producen reacciones de disociación del CO y el NOx.

d) La reacción completa es la situación más habitual si el dosado y la formación de la mezcla son adecuados

e) La reacción completa no es la situación más habitual, aunque el dosado y la formación de la mezcla seanadecuados pues, en general, se produce siempre un cierto grado de disociación.

9. En relación con los tipos de combustión, señalar las afirmaciones erróneas:

a) En motores MEP tiene lugar una combustión con llama de premezcla

b) En motores MEC tiene lugar una combustión de tipo deflagración

c) En motores MEC la combustión es por difusión, al igual que la mayoría de los turbinas de gas

d) El tipo de combustión por detonación es característica de los motores MEP

e) La combustión de los combustibles sólidos pulverizados tiene lugar por difusión

f) En las llamas de premezcla el frente de llama se desplaza respecto de la mezcla sin quemar

g) En la combustión por difusión no existe frente de llama

h) En la combustión por difusión el frente de llama suele estar estacionario

CAPÍTULO 3. COMBUSTIBLES EMPLEADOS EN SISTEMAS Y MOTORESTÉRMICOS


a) Los hidrocarburos pesados son combustibles líquidos y los hidrocarburos ligeros son gaseosos.



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b) La combustión de un combustible ligero suele ser más limpia que la de los sólidos por elmenor contenido en elementos no quemables.

c) La ventaja de los combustibles líquidos frente a los gaseosos es su mayor poder calorífico.

d) Los combustibles gaseosos pueden provenir de fuentes fósiles y de fuentes renovables.

e) La combustión de gas natural produce menos CO2 que la de cualquier otro hidrocarburo porsu mayor composición de hidrógeno.

11. Indicar qué combustibles pueden ser de origen renovable:

a) Gasolina

b) Biodiesel

c) Gas de síntesis

d) Etanol

e) Hidrógeno

f) ETBE

12. Indicar qué combustibles pueden ser de origen fósil:

a) Gasolina

b) Biodiesel

c) Gas de síntesis

d) Etanol

e) Hidrógeno

f) ETBE

13. Ordenar según su poder calorífico y su contenido en carbono los distintos tipos de carbón:

Poder calorífico: c), a), b), d)

Carbono fijo: a), c), b), d)


a) La gasolina es más volátil que el gasóleo.

b) El gas natural es un combustible idóneo para los motores diesel.

c) El queroseno sólo se utiliza como combustibles de aviación ya que su uso no es adecuado paramotores MEP ni para MEC.

d) El GNC un límite inferior de inflamabilidad menor al del GNL.

15. Señalar las afirmaciones correctas acerca de los combustibles alternativos:

a) Los biocombustibles cierran el ciclo del carbono-CO2



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b) Los combustibles alternativos reducen las emisiones contaminantes

c) El contenido en oxígeno presente en la formulación de un combustible reduce su podercalorífico.

d) La combustión de hidrógeno con aire no produce ni CO2 ni NOx.

16. Indicar la veracidad de las siguientes afirmaciones:

a) El contenido en azufre en un carbón no es deseable por la producción de escoria.

b) El calor latente de vaporización es una propiedad a tener en cuenta en los MEP.

c) Ningún combustible se autoinflama en condiciones ambientales

d) El índice de Wobbe permite comparar la intercambiabilidad de los combustibles gaseosos

CAPÍTULO 4. GENERALIDADES SOBRE LOS MOTORES DECOMBUSTIÓN INTERNA ALTERNATIVOS.

17. Indicar si los siguientes valores de los parámetros mencionados son factibles en MCIA:

a) Presión media efectiva de 100 bar

b) Velocidad lineal media del pistón 120 m/s

c) Potencia de 32 MW

d) Rendimiento efectivo 0,4

e) Par efectivo 50 Nm

f) Régimen de giro de 90 r.p.m.

g) Régimen de giro de 10.000 r.p.m.

h) Rendimiento efectivo de 0,6

i) Relación de compresión 50:1

j) Dosado relativo 1,6

18. Indicar si son ciertas las siguientes comparaciones entre motores de 2 y de 4 tiempos:

a) Un motor de 4T requiere 2 carreras del émbolo para realizar un ciclo de trabajo, mientras queuno de 2T requiere 1 sola carrera del émbolo.

b) Un motor de 4T requiere 2 revoluciones del motor para realizar un ciclo de trabajo, mientras

que uno de 2T requiere 1 sola revolución.c) A igualdad del número de revoluciones, el émbolo de un motor de 4T realiza el doble de

carreras útiles o de trabajo que el de un motor de 2T.

d) A igualdad del número de revoluciones, el émbolo de un motor de 4T realiza la mitad decarreras útiles o de trabajao que el de un motor de 2T.

e) En una revolución, el émbolo del motor de 4T realiza el mismo número de carreras que elémbolo de un 2T, es decir, dos.

f) A igualdad del número de revoluciones, la chispa en la bujía de un MEP salta el doble deveces en un 2T que en un 4T.



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19. En relación a parámetros fundamentales de los MCIA, señalar los enunciados correctos:

a) La pmi es una presión constante que durante una carrera del émbolo proporcionaría un trabajoigual al trabajo indicado del ciclo.

b) La pme es proporcional al par del motor (o esfuerzo rotacional que el motor es capaz detransmitir al eje).

c) La pme da idea de cómo es la transmisión del trabajo mecánico, ya que es independiente de lacilindrada; sin embargo, el par sí depende de la cilindrada.

d) La potencia efectiva es la potencia indicada menos la de pérdidas mecánicas.

e) En motores de 4T, el área del diagrama del indicador es igual al trabajo indicado.

f) En motores de 4T, el área del diagrama del indicador es igual al trabajo indicado más eltrabajo de bombeo (trabajo de renovación de la carga).

g) En motores de 2T, el área del diagrama del indicador es igual al trabajo indicado, ya que noexiste lazo de renovación de la carga.

20. ¿Son ciertas las siguientes conclusiones en relación a los ciclos teóricos de aire equivalente?

a) Al aumentar la relación de compresión disminuye el rendimiento.

b) A igualdad de la relación de compresión y calor aportado, el ciclo con presión limitada (≈MEC)tiene mejor rendimiento que el ciclo de presión a volumen constante (≈MEP).

c) Cuando la mezcla es más pobre, y por tanto se parece más al aire, el ciclo tiene mejorrendimiento, pues γ aire>γ mezcla.

d) A igualdad de calor aportado y relación de compresión volumétrica, el trabajo desarrollado esmayor en un ciclo de combustión a volumen constante que en un ciclo de combustión de presión

limitada.

e) En el ciclo de aire de presión limitada (≈MEC), el aporte de calor a volumen constante simulaal proceso real de combustión del combustible inyectado en el retraso.

f) En el ciclo de aire de presión limitada (≈MEC), el aporte de calor a presión constante simula alproceso real de combustión del combustible inyectado en el retraso.

CAPÍTULO 5. EL PROCESO DE COMBUSTIÓN EN LOS MOTORES DEENCENDIDO PROVOCADO Y EN LOS MOTORES DE ENCENDIDO POR

COMPRESIÓN.

21. ¿A qué se denomina detonación o combustión detonante en MEP?

a) Es aquella combustión en la que el frente de llama se propaga con velocidad sónica

b) Se denomina también deflagración

c) Es una combustión anormal que se origina cuando se autoinflama un combustible dando lugara elevados gradientes de presión y temperatura

d) Es una combustión anormal que se origina como consecuencia del proceso de encendidosuperficial

e) Forma parte del proceso de combustión normal en MEP.



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f) Forma parte del proceso de combustión normal en MEC, ya que es consecuencia de laautoinflamación del combustible

22. Indicar cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas:

a) En motores de encendido por compresión la autoinflamación se produce básicamente debidoa la elevada relación de compresión de estos motores

b) Si en un motor MEC introducimos gasolina, el motor funciona, aunque trabaja peor y losinyectores terminan por estropearse

c) En un motor MEC la combustión se inicia por autoinflamación debido fundamentalmente a laelevada relación de compresión del motor, y a las características del combustible, que debe tenergran tendencia al autoencendido

23. Indicar qué afirmaciones son correctas en relación con el encendido en MEP:

a) Es necesario provocar el encendido de la mezcla inflamable mediante un agente exterior,como consecuencia del principio de funcionamiento de los MEP.

b) No es imprescindible provocar el encendido de la mezcla, ya que es autoinflamable, peroprovocarlo aumenta el rendimiento.

CAPÍTULO 6. COMPRESORES VOLUMÉTRICOS

24. En los compresores volumétricos:

a) El fluido está confinado en un volumen determinado a lo largo de la compresión

b) Se denominan también dinámicos

c) No se incluyen los compresores rotativos que, como su propio nombre indica, sonturbocompresores

d) No pueden considerarse los procesos adiabáticos como los turbocompresores, ya que el gasque evoluciona tiene tiempo suficiente para intercambiar calor con las paredes

e) El trabajo de rozamiento es despreciable, al contrario de lo que ocurre en losturbocompresores, ya que la velocidad del gas respecto a las paredes es muy baja

25. En relación con la apertura de las válvulas de admisión y escape en los compresoresvolumétricos alternativos:

a) Las válvulas se abren y cierran accionadas por el árbol de levas

b) La válvula de admisión se abre por diferencia de presión, cuando la presión en el interior delcilindro se reduce respecto de la presión de admisión

c) La válvula de escape se abre cuando se han alcanzado la presión de descarga como consecuenciade la relación de compresión de diseño.

d) La presión de descarga puede variar para un compresor de geometría definida



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26. En relación con el espacio perjudicial, indicar si son correctas las siguientes afirmaciones:

a) Los compresores alternativos siempre tienen un pequeño espacio perjudicial debido a que elpistón no puede subir hasta chocar con la parte superior del cilindro, debe haber siempre unespacio libre debido a la situación de las válvulas.

b) Los compresores de paletas y tornillo tienen asimismo espacio perjudicial

c) El compresor Roots no tiene espacio perjudicial

d) A medida que aumenta el espacio perjudicial para una cilindrada dada disminuye la potencia deaccionamiento al disminuir el caudal.

e) A medida que aumenta el espacio perjudicial aumenta la potencia de accionamiento por unidadde caudal.

f) A medida que aumenta el espacio perjudicial el compresor deberá tener mayor cilindrada paraproporcionar un determinado caudal.

27. Es necesario refrigerar los compresores volumétricos por las siguientes razones:

a) Para evitar que el aceite de lubricación se degrade

b) Para reducir la potencia de accionamientoc) Para reducir el espacio perjudicial

d) Para aumentar la relación de compresión

28. Respecto a la refrigeración de los compresores:

a) Es siempre necesario refrigerar los compresores volumétricos para evitar el deterioro dellubricante

b) Es necesario refrigerar los compresores volumétricos para evitar el deterioro del lubricante sies previsible que se alcancen temperaturas del gas al final del proceso de compresión,

superiores a 180 ºC.

c) Es aconsejable refrigerar, pero no es siempre imprescindible

d) Refrigerar tiene el inconveniente de que se pierde energía y aumenta el trabajo de compresión

e) Interesa refrigerar durante el proceso (camisa de agua o diseño con aletas de los cilindros) perolas refrigeraciones intermedias no son tan interesantes.

f) Los dos tipos de soluciones mencionadas en la opción anterior son interesantes e inclusopueden coincidir.

29. En relación con el rendimiento volumétrico, indique qué afirmaciones son erróneas:

a) El rendimiento volumétrico es la unidad si el espacio perjudicial es la unidad

b) El rendimiento volumétrico permite calcular el caudal real en condiciones de aspiración conocidala cilindrada y el régimen de giro del compresor.

c) El rendimiento volumétrico depende del diseño del compresor y no depende de la presiónreinante en el calderín.

d) El rendimiento volumétrico se ve afectado por el espacio perjudicial porque al aumentar éste sereduce el caudal aspirado, al aumentar el volumen ocupado por el gas residual no descargadoanteriormente.



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30. Indicar si son correctas las siguientes afirmaciones:

a) Es necesaria la compresión en varias etapas si se desea optar por la refrigeración intermedia.

b) Es necesaria la compresión en varias etapas si se desea conseguir elevadas relaciones decompresión, lo que obliga a realizar una refrigeración intermedia para evitar una temperatura>180ºC.

c) Los compresores de doble efecto suministran el doble de caudal sin aumentar en la mismaproporción su tamaño.

d) Es necesario utilizar compresores alternativos de múltiples cilindros si se requiere gran caudalporque el vástago no puede estar sometido a esfuerzos excesivos.

31. Sobre los métodos de regulación de los compresores volumétricos alternativos:

a) El sistema de regulación de válvula de admisión pisada es un método muy utilizado.

b) El sistema de regulación por variación del régimen de giro se utiliza en compresores de elevadapotencia.

c) El sistema de regulación por variación el espacio perjudicial se utiliza en instalacionespequeñas.

d) El arranque y parada de frecuente de los compresores es un sistema muy utilizado deregulación.

e) Los compresores alternativos deben parar al menos un 20% del tiempo para conseguir unaóptima regulación.

CAPÍTULO 7. TURBINAS DE GAS PARA LA OBTENCIÓN DE POTENCIA

MECÁNICA

32. Representar de forma aproximada en un diagrama h-s un ciclo simple real de turbina degas (ciclo I) con los datos que se indican. Representar sobre el mismo diagrama el cicloteórico (ciclo II) y el ciclo ideal (ciclo III).

Tener en cuenta que las líneas de presión constante son ligeramente divergentes al aumentar la

entropía.

Condiciones ambientales: T1=300 K, P1=1bar

Temperatura de entrada a la turbina T3=1300 K

Relación de compresión = 10Datos: Rendimientos del compresor y la turbina de 0,83 y 0,86 respectivamente

Pérdida de carga en la cámara de combustión: εcc = 5 %

Pérdida de carga a la salida de la turbina: 2 %

Resto de pérdidas nulas



10

s

h

33. Indicar qué afirmaciones son correctas:

a) El ciclo teórico verifica los mismos datos que el ciclo real, exceptuando que los procesos decompresión y expansión se suponen isentrópicos

b) El ciclo teórico verifica los mismos datos que caracterizan al ciclo real, con las

simplificaciones de que las pérdidas de carga y pérdidas en la combustión se suponen nulas, loscalores específicos se suponen constantes y los gastos másicos de turbina y compresor iguales

c) El ciclo ideal verifica los mismos datos que caracterizan al ciclo real, con las simplificacionesde que las pérdidas de carga y pérdidas en la combustión se suponen nulas, los caloresespecíficos se suponen constantes y los gastos másicos de turbina y compresor iguales

d) El ciclo ideal verifica las mismas hipótesis simplificativas que el ciclo teórico exceptuandoque los rendimientos isentrópicos de las turbomáquinas se suponen iguales a la unidad

34. Sabiendo que la relación de compresión para máximo rendimiento del ciclo previo es 10:

a) La relación de compresión para máximo trabajo específico es menorb) La relación de compresión para máximo trabajo específico es igual a 10

c) Para el ciclo teórico, la relación de compresión para máximo rendimiento es 10

d) Aunque para el ciclo teórico la relación de compresión de máximo rendimiento es distinta de10, cualitativamente el comportamiento del ciclo teórico es similar al del ciclo real

35. Representar en un diagrama h-s el ciclo simple real de la cuestión 32 (ciclo I), y otros dosciclos con los mismos datos pero relación de compresión ( ρ ρρ ρ ):

• de 1,5 manteniendo constante la temperatura de entrada a la turbina T3 (ciclo II)

• de 20 manteniendo constante la temperatura de entrada a la turbina T3 (ciclo III),

Señale gráficamente el valor del trabajo de compresión, expansión y calor aportado en lacámara de combustión.



11

s

h


a) Para ρ próximas a 1 el trabajo específico es próximo a cero, ya que el trabajo de expansión esmínimo al no haber comprimido prácticamente el aire previamente

b) Para ρ próximas a 1 el calor aportado en la cámara de combustión para conseguir latemperatura T3 es muy pequeño, lo que hace que el rendimiento sea muy grande

c) Para ρ muy elevadas (como 20) la temperatura de salida del compresor aumenta y

prácticamente no es necesario aportar calor en la cámara de combustión para alcanzar T3 d) Para ρ muy elevadas (como 20) el trabajo consumido por el compresor es despreciable, por lo

que el trabajo específico y el rendimiento son máximos

e) Si el ciclo fuera ideal, el rendimiento crecería a medida que aumenta la ρ, ya que el trabajode expansión es ligeramente mayor que el de compresión y el calor aportado en la cámaratiende a cero

f) Si el ciclo fuera ideal, el trabajo específico crecería a medida que aumenta la ρ

37. Representar en un diagrama h-s el ciclo simple real de la cuestión 35 (ciclo I), y otro ciclo

con los mismos datos pero con temperatura ambiente T1= 280 K (ciclo II), señalandográficamente cómo varía el valor del trabajo de compresión, expansión y calor aportadoen la cámara de combustión al variar la temperatura ambiente.

s

h


a) Al disminuir la temperatura ambiente varía la presión ambiente

b) Al disminuir la temperatura ambiente disminuye el trabajo necesario para comprimir el aireentre el mismo salto de presiones debido a la divergencia de las líneas de presión constante



12

c) Al disminuir la temperatura ambiente, manteniendo constante la relación de compresión, y latemperatura T3, aumenta el trabajo de expansión

d) Al disminuir la temperatura ambiente disminuye el trabajo de compresión y, aunque aumenteel calor aportado en la cámara de combustión, aumentan el trabajo útil y el rendimiento

e) Al aumentar la temperatura ambiente aumenta el rendimiento de la turbina de gas, ya que el aireestá más caliente y hay que aportar menos calor en la cámara de combustión

f) El rendimiento de una turbina de gas es mejor en invierno que en verano

39. A la vista de las cuestiones y diagramas anteriores, indicar qué afirmaciones son ciertas:

a) Al representar el comportamiento del aire en un diagrama h-s, se observa que las isobarasdivergen al aumentar la entropía (de izquierda a derecha)

b) El trabajo de compresión, para una misma relación de compresión, aumenta a medida queaumenta la entropía (desplazamiento a la derecha), es decir, a medida que aumenta latemperatura de entrada al compresor

c) Comprimir aire frío requiere menos potencia de accionamiento que comprimir aire caliente

40. Representar en un diagrama h-s el ciclo simple real de la cuestión 32 (ciclo I), y otros dosciclos con los mismos datos pero suponiendo:

• que no hay aportación de calor en la cámara de combustión (ciclo II)

• que la temperatura de entrada a la turbina es de 1320 K (ciclo III)

Señale gráficamente el valor del trabajo útil

s

h

41. Indicar qué afirmaciones son ciertas:

a) Si no hay aportación de calor en la cámara de combustión, el trabajo útil es máximo

b) Si no hay aportación de calor en la cámara de combustión, el trabajo de compresión seríaigual al de expansión si los rendimientos de compresor y turbina fueran la unidad

c) Al aumentar la temperatura de entrada a la turbina disminuye el trabajo de expansión y portanto disminuye el rendimiento

d) Al aumentar la temperatura de entrada a la turbina la relación de compresión de máximorendimiento aumenta

42. A la vista de las cuestiones y diagramas anteriores, indicar qué afirmaciones son ciertas:



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a) El trabajo de expansión, para un mismo salto de presiones, aumenta a medida que aumenta latemperatura de entrada a la turbina

b) Expandir gases calientes suministra mayor potencia que expandir gases fríos

c) Expandir gases calientes suministra menor potencia que expandir gases fríos

43. En relación con los ciclos regenerativos, indicar si son ciertas las siguientes afirmaciones:

a) Se trata de recalentar los gases a la salida de la turbina para aumentar el trabajo útil

b) A medida que aumenta el rendimiento del cambiador de calor, aumenta el rendimiento de laturbina de gas

c) A medida que aumenta el rendimiento del cambiador de calor, disminuye la relación decompresión que conduce al máximo rendimiento

d) Para una misma relación de compresión, el trabajo específico de un ciclo regenerativo esigual que el del ciclo no regenerativo, aunque el rendimiento es mayor

e) Siempre interesa hacer el ciclo regenerativo porque se aprovecha la energía térmica presente en

los gases de escape de la turbina para precalentar el aire de la combustión.f) Si la relación de compresión de la instalación es elevada, puede no ser adecuado hacer el

ciclo regenerativo.

g) La relación de compresión que maximiza el rendimiento del ciclo disminuye a medida queaumenta en rendimiento del intercambiador de regeneración.

44. Indicar cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas, suponiendo las mismascondiciones iniciales y relación de compresión:

a) El proceso de compresión isentrópico absorbe menos trabajo que el isotermo

b) Un ciclo con compresión isoterma tiene menor rendimiento que uno con compresiónisentrópica

c) La temperatura de salida del compresor es menor en una compresión isentrópica que en unaisoterma

d) La compresión isoterma puede aproximarse con compresiones escalonadas y calentamientointermedio con el fin de mantener la temperatura constante

e) Si se representa en un diagrama T-s un proceso de compresión isentrópico desde un estado 1hasta un estado 2, el trabajo de compresión es proporcional a T2-T1

f) Si se representa en un diagrama T-s un proceso de compresión isoterma desde un estado 1 hasta

un estado 2, el trabajo de compresión es nulo, ya que T2-T1=0

45. En relación con los ciclos compuestos, analizar si son ciertas las siguientes afirmaciones:

a) A igual de temperatura de entrada a la turbina y relación de compresión el rendimiento de unciclo con compresión escalonada con refrigeración intermedia es mayor que el rendimiento delciclo simple.

b) A igual de temperatura de entrada a la turbina y relación de compresión el rendimiento de unciclo con expansión escalonada con recalentamiento intermedio (combustión secuencial) esmenor que el rendimiento del ciclo simple.



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c) A igual de temperatura de entrada a la turbina y relación de compresión una instalación basadaen un ciclo con compresión escalonada con refrigeración intermedia desarrolla menor potenciaque la basada en un ciclo simple (a igualdad de gasto másico).

d) A igual de temperatura de entrada a la turbina y relación de compresión una instalaciónbasada en un ciclo con combustión secuencial desarrolla mayor potencia que la basada en unciclo simple (a igualdad de gasto másico) pero con peor rendimiento.

e) La relación de compresión de máximo rendimiento de un ciclo compuesto es inferior a la de un

ciclo simple.

f) Si el ciclo compuesto se diseña con una elevada relación de compresión (en relación con lautilizada en el diseño del ciclo simple) el ciclo compuesto puede obtener mayor rendimiento ymayor trabajo específico que el ciclo simple (ambos no regenerativos).

g) A igual de temperatura de entrada a la turbina y relación de compresión una instalación basadaen un ciclo con compresión escalonada con refrigeración intermedia regenerativo tiene peorrendimiento que la basada en un ciclo simple regenerativo.

REPASO EXPANSIÓN Y COMPRESIÓN EN CONDUCTOS

46. La velocidad del sonido de un fluido:

a) Es la velocidad de propagación en el fluido de una pequeña perturbación

b) Se define únicamente para fluidos incompresibles

c) Es una medida de la variación de densidad que acompaña a las variaciones de presión delfluido

d) Es una constante característica de cada fluido, independiente de sus condiciones de presión,temperatura, etc.

e) Está relacionada con la compresibilidad del fluido

47. Un flujo puede considerarse incompresible en la práctica si el número de Mach es menorde 0,2. Dado un flujo de aire a velocidad de 120 m/s (supuesto gas ideal γ γγ γ =1,4 R=286J/kgK):

a) Si la temperatura es de 200 K tiene un número de Mach de 0,7

b) A la temperatura de 200 K, los fenómenos de compresibilidad en el fluido pueden despreciarse

c) Si la temperatura aumenta hasta 1200 K, el flujo a la misma velocidad de 120 m/s puedeconsiderarse incompresible

d) Conocer la velocidad del fluido no permite saber si los efectos de compresibilidad sondespreciables

e) El número adimensional de velocidad o número de Mach permite determinar si los efectos decompresibilidad en un fluido son despreciables

48. Indicar cuáles de los siguientes enunciados son ciertos:

a) Para saber si la velocidad de un flujo es supersónica, basta con conocer su valor

b) Un flujo compresible siempre se expande al pasar por un conducto convergente



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c) Un flujo compresible siempre se comprime a su paso por un difusor

d) Para acelerar un flujo supersónico se emplea una conducto divergente

e) No es posible acelerar un flujo por encima de la velocidad del sonido

f) Es posible acelerar un flujo por encima de la velocidad del sonido con una tobera convergente

49. Un gas ideal (γ γγ γ =1,4) evoluciona en una tobera convergente-divergente que trabaja encondiciones de diseño, siendo la presión y temperatura de entrada de 4 bar y 127 ºCrespectivamente y la presión de descarga de 1 bar. Suponiendo la evolución adiabática yrégimen estacionario unidimensional, entonces:

a) La temperatura crítica es 60 ºC si la evolución en la tobera es isentrópica

b) La temperatura crítica es de 105 ºC si la tobera tiene un rendimiento isentrópico de 0,95

c) La presión crítica es 2,11 bar si la tobera es isentrópica

d) La presión crítica es 2,11 bar si la tobera tiene un rendimiento isentrópico de 0,95

e) La presión crítica depende del rendimiento de la tobera

f) La temperatura crítica depende del rendimiento de la tobera

g) La temperatura crítica variaría si la tobera dejara de ser adiabática

CAPÍTULO 8. TURBINAS DE GAS DE AVIACIÓN

50. Los motores de reacción:

a) Requieren aire del medio ambiente para su funcionamiento, es decir, son aerorreactores

b) Son motores de combustión internac) Se denominan también turbinas de gas de aviación

d) Obtienen la potencia útil total o parcialmente por la expansión de los gases de combustión enuna tobera propulsiva

51. La compresión dinámica en un aerorreactor es:

a) El proceso que sufre la corriente de gases calientes al salir por la tobera

b) La compresión que sufre el flujo de aire al pasar por un difusor colocado a la entrada delcompresor

c) El proceso que sufre el flujo de aire al pasar por un conducto denominado toma dinámicacuando la velocidad de vuelo es no nula

d) La difusión que sufre el flujo de aire a la entrada del aerorreactor, proceso en el que el aire secomprime a costa de disminuir su energía cinética, siendo constante la entalpía de parada

52. La relación de compresión correspondiente a la compresión dinámica es (siendo H elambiente, 1 la entrada al compresor y 2 la salida):

a) Es la relación de compresión del ciclo



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b) Es la relación de compresión del ciclo si se trata de un estatorreactor

c) ρ = P01S / PH

d) ρ = P01 / P0H

e) ρ = P02 / P01

f) Es nula si la velocidad de vuelo del aerorreactor es despreciable

g) Disminuye al aumentar la velocidad de vuelo

53. En un turborreactor:

a) Despreciando las pérdidas, la turbina desarrolla justamente la potencia necesaria para moverel compresor

b) Los gases de combustión se expansionan en la turbina hasta la presión ambiente

c) Hay menos expansión de los gases de combustión en la tobera propulsiva que en un turbofan

d) Hay menos expansión de los gases de combustión en la tobera propulsiva que en un turbohélice

54. En un turbofan:

a) En la corona de álabes de fan el fluido se comprime y a dicha compresión se le denominacompresión dinámica.

b) El diseño conduce a una velocidad de salida de los gases de la tobera inferior a la obtenida enun turborreactor, para una misma velocidad de vuelo.

c) El rendimiento motopropulsivo es menor que en un turborreactor porque el diseño conduce a lavez a una disminución del rendimiento motor y del rendimiento propulsivo.

d) El diseño conduce a un mayor rendimiento motopropulsivo y por tanto a un menor consumo

de combustible a velocidades de vuelo subsónicas.e) Se puede elevar la temperatura de entrada a la turbina sin que ello conlleve un incremento en

la velocidad de salida de los gases de la tobera (por incrementarse el salto entálpico en ésta), abase de aumentar el salto en la turbina, incrementado la potencia de accionamiento del fan.

55. En relación con los turbohélices:

a) La turbina acciona el compresor y la hélice, de forma que el salto en la tobera propulsiva esmenor que en el turborreactor.

b) La propulsión se realiza exclusivamente por el empuje de la hélice.

c) Son indicados en aplicaciones en las que la velocidad de vuelo máxima no es muy elevada.

d) Trabajan adecuadamente a elevadas alturas de vuelo.

e) A elevadas alturas de vuelo existen problemas de elevada tendencia a la entrada en pérdida dela hélice propulsiva.



17

CAPÍTULO 9. INSTALACIONES DE POTENCIA BASADAS EN TURBINASDE VAPOR Y PLANTAS DE CICLO COMBINADO GAS-VAPOR

56. Al aumentar la presión del vapor de entrada a la turbina, manteniendo constante latemperatura de entrada a la misma:

a) Aumenta el rendimiento del ciclo

b) Aumenta el trabajo específico del ciclo

c) Aumenta la humedad a la salida de la turbina

d) Disminuye la presión de condensación

57. Al aumentar la temperatura del vapor de entrada a la turbina, manteniendo constante lapresión de entrada a la misma:

a) Aumenta el rendimiento del ciclo

b) Aumenta el trabajo específico del ciclo

c) Aumenta la humedad en la salida de la turbina

d) Disminuye la presión de condensación

58. Señalar cuáles de los siguientes factores condicionan la presión de condensación:

a) La presión de entrada a la turbina

b) La presión atmosférica

c) La temperatura del agua de refrigeración

d) La humedad en la salida de la turbina

e) El diseño del condensador

f) La relación entre el gasto másico de vapor y el gasto de agua de refrigeración

59. Para elevar la presión desde la presión de condensación hasta la presión de la caldera:

a) Se emplea un compresor

b) Se emplea una bomba hidráulica a pesar de que consume aproximadamente la mitad de lapotencia suministrada por la turbina

c)

Se emplea una bomba después de haber condensado el vapor completamente con el fin deevitar los problemas derivados de comprimir una mezcla bifásica

d) Se emplea una bomba que requiere un trabajo de accionamiento mayor que el requerido si elproceso fuera isentrópico

60. Para calcular la entalpía de cualquier punto de un ciclo de Rankine (suponiendo el origende entalpías en 0ºC):



18

a) Se puede suponer que el vapor de agua se comporta como gas ideal ∫ =⇒ dT ch p

b) ),( PT funciónh = y al tener esta función una forma compleja en las zonas de vapor y

equilibrio líquido-vapor, se recurre al diagrama de Mollier o las tablas del vapor de agua paracalcular h

c) En los estados de agua líquida se puede suponer )(ºC t ch = si se desprecian la variación de la

entalpía con la presión y del calor específico con la temperaturad) En los estados de equilibrio líquido-vapor, la entalpía puede calcularse como la suma de las

entalpías del apartado a) y c)

61. En un ciclo combinado interesa:

a) Aumentar el rendimiento de la turbina de gas

b) Aumentar la temperatura de escape de la turbina de gas

c) Reducir las pérdidas exergéticas en la caldera

d) Optimizar la relación de compresión de la turbina de gas para que ésta tenga el máximorendimiento.

e) Hacer el ciclo de gas compuesto, con dos expansiones escalonadas y con recalentamientointermedio.

f) Hacer un recalentamiento en el ciclo de vapor.

g) Hacer los ciclos de gas y de vapor regenerativos porque ambos aumentan el rendimiento decada uno de los ciclos.

62. Señalar el carácter verdadero o falso de las siguientes frases:

a) La caldera de recuperación de un ciclo combinado está compuesta por economizadores,evaporadores y sobrecalentadotes pero no tiene hogar.

b) El rendimiento de un ciclo combinado puede superar el 55 %.

c) El ciclo de vapor de un ciclo combinado aporta aproximadamente el 50% de la potencia de laplanta.

d) Cuanto mayor potencia proporcione el ciclo de vapor mayor será el rendimiento del ciclocombinado.

e) La post-combustión aumenta la potencia del ciclo de vapor a expensas del rendimiento del

ciclo combinado.

CAPÍTULO 10. CONCEPTOS BÁSICOS GENERALES SOBRETURBOMÁQUINAS TÉRMICAS

63. La ecuación de Euler o ecuación fundamental de las turbomáquinas:

a) Es válida únicamente para máquinas térmicas, es decir, no es válida para máquinas hidráulicas

b) Se deduce para cada corona móvil, suponiendo régimen permanente y flujo unidimensional



19

c) Se deduce para cada corona, ya sea móvil o fija, en régimen permanente y flujo unidimensional

d) Representa el trabajo específico transmitido a/por una máquina por/a un fluido, a su paso porel órgano intercambiador de energía

e) Expresa que la transmisión de energía entre el fluido y el rodete de una turbomáquina se debea la variación del momento cinético del fluido a su paso por el rodete

f) Expresa que la transmisión de energía entre el fluido y el rodete de una turbomáquina tiene su

origen en la deflexión de la velocidad del fluido a su paso por el rodete

64. El trabajo específico intercambiado con el fluido en una turbomáquina térmicageneradora supuesta adiabática (siendo 1 y 2 las secciones de entrada y salida del rodeterespectivamente):

a) Es igual a )( 21 uu ccuW −= si se trata de una turbomáquina axial

b) Es igual a )22

()22

(22

21

21

22 wwcc

W −+−= si se trata de una turbomáquina axial

c) Es igual a uu cucuW 1122 −=

d) Es igual a 12

21

22 )

22( hh

ccW −+−=

e) Es nulo si se inmoviliza el rodete de la turbomáquina

f) Es nulo si no hay variación de la velocidad periférica a la entrada y salida del rotor

65. Señalar los enunciados correctos:

a) El intercambio de energía mecánica entre fluido y turbomáquina tiene lugar en el rotor y en elestator

b) En el estator de una turbomáquina motora o generadora el fluido se acelera a costa de disminuir suentalpía

c) Si el flujo es subsónico, el estator de una turbina es un conducto divergente y el de unturbocompresor es un conducto convergente

d) En el estator de una turbina se modifica el módulo y la dirección de la velocidad del fluido paraque la velocidad de entrada al rodete tenga una componente tangencial c1u adecuada

e) Los triángulos de velocidades no se representan en el estator porque son iguales a los del rotor

f) Las componentes tangenciales de la velocidad del fluido en el rotor intervienen en la expresióndel trabajo específico, mientras que las axiales intervienen en el caudal másico a través del rodete

g) En régimen permanente, el aumento de la velocidad axial acarrea un aumento de la sección depaso, con el consiguiente incremento del diámetro y/o altura del álabe

66. En una turbomáquina axial motora o generadora:

a) Se desprecia la componente axial de la velocidad del fluido al evolucionar en la turbomáquina

b) Se mantiene constante la entalpía de parada en el estator

c) Se mantiene constante la entalpía de parada en el rotor



20

d) Se mantiene constante la entalpía de parada relativa en el rotor

e) El fluido se expande en el rotor si es una turbina de reacción o de acción con presión constante

f) El fluido siempre se expande en el estator si es una turbina y se comprime si es unturbocompresor

g) El órgano fijo siempre precede al órgano móvil

67. El grado de reacción de un escalonamiento de turbina axial:

a) Permite clasificar a los escalonamientos en escalonamientos de acción y de reacción

b) Si es igual a 0 indica que no hay expansión en el estator ni en el rotor

c) Si es igual a 0 implica que el estado del fluido antes y después del rodete no varía

d) Si es igual a 0,5 indica que la expansión del fluido se reparte entre la corona fija y la coronamóvil

e) Si es ligeramente negativo implica que el estado térmico del fluido antes y después del rodete seríael mismo si la evolución fuera isentrópica

f) Si fuera igual a 1 indicaría que toda la expansión del fluido en el escalonamiento tiene lugar enel rotor

g) Si fuera mayor que 1 indicaría que hay un aumento de presión en el estator, es decir, se daría unproceso de difusión

68. Indicar si son correctas las siguientes afirmaciones en relación con un escalonamiento deturbina:

a) Si es axial de acción con presión constante en el rotor la velocidad relativa a la salida delescalonamiento es siempre inferior a la de entrada

b) Una turbina axio-radial siempre debe ser centrípeta

c) Un escalonamiento de turbina radio-axial centrípeta desarrolla más trabajo que unescalonamiento con diseño centrífugo

d) En un escalonamiento de turbina el trabajo específico cedido al exterior tiene su origenexclusivamente en la disminución de la entalpía del fluido a su paso por el rotor

e) En un escalonamiento de turbina el trabajo específico cedido al exterior tiene su origen en ladisminución de la entalpía del fluido a su paso por el rotor y en la disminución de la energíacinética de la corriente.

69. Indicar si son correctas las siguientes afirmaciones en relación con un escalonamiento decompresor:

a) Debido a que el fluido se comprime en el rotor, y el régimen es subsónico, la velocidad absolutadisminuye en el rotor

b) Debido a que el fluido se comprime en el rotor, y el régimen es subsónico, la velocidadrelativa disminuye en el rotor

c) El trabajo absorbido por el compresor se emplea, a nivel del escalonamiento, en aumentartanto la energía térmica como la energía cinética del fluido a su paso por el rotor



21

2

00 01

1

02

2ss

0

02ss

h

d) En un compresor axial la entalpía del fluido se incrementa en el rotor como consecuencia dela deceleración relativa al álabe que experimenta el fluido

e) En un compresor centrífugo el trabajo de la fuerza centrífuga ejercida sobre el fluido (respectoa unos ejes móviles) tiene un efecto que se opone a la compresión del fluido

70. En relación con los escalonamientos elementales de una turbomáquina:

a) Se debe utilizar el criterio de rendimiento total a total si la velocidad de salida se pierde porfricción

b) Se debe utilizar el criterio de rendimiento total a estática si la velocidad de salida es recuperada

c) El rendimiento total a total es mayor que el rendimiento total a estática

d) Tiene mejor rendimiento que el conjunto de escalonamientos si forma parte de una turbina

e) Tiene mejor rendimiento que el conjunto de escalonamientos si forma parte de un compresor

CAPÍTULO 10. TURBINAS AXIALES

71. Dado el escalonamiento de turbina axial de la figura:

a) Al ser p2 < p1 el grado de reacción es R ligeramente negativo

b) Al ser h1 = h2 y ser un escalonamiento de turbina axial, entonces 12 ww =

c) h0-h1 representa la energía térmica que se ha transformado en energíamecánica en la expansión que ha tenido lugar en el estator

d) La presión estática en la salida del estator puede calcularse:1

00

1

01

1

T

T

P

P −

=

γ

γ

al ser el proceso 1 → 01 un proceso isentrópicoe) Si el proceso en el rotor hubiera sido isentrópico, la entalpía a la salida del rotor sería igual a h1

f) La presión de parada a la salida del estator puede calcularse de la forma: 1

00

01

00

01

T

T

P

P −

=

γ

γ

72. En el escalonamiento de turbina axial previo:

a) El rendimiento total a total del escalonamiento es0200

0200

hh

hh ssTT

−

−=η

b) El rendimiento total a estático del escalonamiento es

2

21s

uTE

c

W =η

c) Las pérdidas por fricción en el estator son2

21

21

1cc

Y s E

−=

d) Las pérdidas por fricción en el rotor son2

22

21

1ww

Y R−

=



22

e) Las pérdidas por fricción en el rotor son2

22

22

1ww

Y s R

−=

73. En un escalonamiento de turbina axial, de acción con presión constante en el rotor:

a) Las velocidades axiales del fluido a la entrada y salida del rotor, ca1 y ca2, siempre son iguales

b) El aumento del estado térmico en el rotor se debe a una ligera expansión

c) El estado térmico del fluido antes y después del rotor no varía si la evolución es isentrópica

d) Como la velocidad relativa disminuye ligeramente en el rotor, éste es un conducto divergente

74. En un escalonamiento de reacción de una turbina:

a) La presión de parada en el estator disminuye debido a la expansión

b) La presión de parada en el estator disminuye debido a la fricción

c) La presión estática en el rotor disminuye debido a la expansión

d) La velocidad relativa aumenta en el rotor, por lo que para flujo subsónico, el conductointerálabes será convergente

e) Si el grado de reacción es 0,5 los triángulos de velocidades de entrada y salida del rotor sonsimétricos

75. Dado el trapecio que forman los triángulos de velocidades a la entrada y la salida del rotorde un escalonamiento de una turbina axial:

a) El coeficiente de carga relaciona la base superior con la altura del trapecio

b) El coeficiente de flujo relaciona la base inferior con la altura del trapecio

c) El trabajo específico es igual a la base inferior del trapecio

d) Para aumentar el trabajo específico llega un momento que hay que aumentar la base superiordel trapecio, al estar limitada la base inferior por las tensiones mecánicas máximas admisiblesen los álabes móviles

76. Un escalonamiento de una turbina axial de vapor de velocidad periférica 300 m/s tiene uncoeficiente de flujo de 0,6 y un coeficiente de carga de 2 y la velocidad de salida es axial.Entonces:

a) El grado de reacción es 0,5, es decir, se trata de un escalonamiento de reacción

b) El grado de reacción es 0, es decir, se trata de un escalonamiento de acción

c) El trabajo específico es igual a 180 J/kgd) La velocidad tangencial de entrada al rotor es la mitad de la velocidad periférica

e) El ángulo de la velocidad de salida relativa es β2 = 59,04º

f) Si la velocidad de salida no fuera axial, no podría tratarse de un escalonamiento de grado dereacción 0

77. Señalar qué afirmaciones son correctas en relación con el diseño de escalonamientos deturbina para optimizar el rendimiento si se recupera la velocidad de salida:



23

a) La necesidad de limitar la velocidad periférica viene impuesta por los esfuerzos mecánicosadmisibles en el rotor y a ello está ligada a la necesidad de dividir el salto entálpico puesto adisposición de la máquina en varios escalonamientos

b) El rendimiento total a total es poco dependiente del grado de reacción en el entorno de R=0,5,pero la elección de este valor tiene la ventaja de que se utilizan perfiles de idéntica curvatura en lascoronas de rotor y estator

c) El aumentar el coeficiente de carga aumenta el trabajo específico y el rendimiento total a total delescalonamiento

d) Existe un valor del coeficiente de carga que maximiza el rendimiento total a total y dicho valores inferior a la unidad

e) Interesa desde el punto de vista del rendimiento aumentar el coeficiente de flujo a valores porencima de la unidad

f) Para turbinas de vapor es habitual diseñar los escalonamientos con ψ =1, al igual que en turbinas degas

g) En turbinas de gas es diseñar los escalonamientos con ψ =2 para reducir el número deescalonamientos

78. Señalar qué afirmaciones son correctas en relación con el diseño de escalonamientos deturbina para optimizar el rendimiento si se pierde la velocidad de salida:

a) En aquellos casos en los que se pierde la energía cinética de salida, esta pérdida es la dominante

b) Interesa diseñar en este caso los escalonamientos con grado de reacción 0,5

c) Interesa diseñar en este caso los escalonamientos con grado de reacción 0

d) Es adecuado diseñar los escalonamientos en los que tiene lugar esta circunstancia con α2=0 ygrado de carga próximo a 2

79. Las pérdidas internas en turbomáquinas:

a) Reducen el salto entálpico y por consiguiente reducen la potencia útil en turbinas

b) Reducen la potencia de accionamiento en turbocompresores

c) Varían el salto entálpico útil a la vez que aumentan la entropía del fluido

d) Al contrario que las pérdidas externas, pueden representarse en el diagrama h-s

e) Hacen variar el volumen específico del fluido y, por tanto, afectan al dimensionado de lamáquina

f) No pueden considerarse separadamente en cada escalonamiento

80. Al aumentar el número de escalonamientos de una turbina, supuestos todos iguales:

a) Aumenta el rendimiento del conjunto de la máquina

b) Aumenta el rendimiento de cada escalonamiento

c) Aumenta el factor de recuperación



24

d) Si se mantiene constante el salto entálpico total de la turbina, disminuye el salto entálpico porescalonamiento y, por tanto, aumenta el rendimiento de cada escalonamiento

e) Si se mantiene constante el salto entálpico de cada escalonamiento, aumenta el rendimientode la turbina al aumentar el factor de recuperación

81. El rendimiento de una turbina es mayor que el rendimiento de los escalonamientos

elementales que la componen. En relación con este hecho, indicar si son ciertas lassiguientes afirmaciones:

a) La fricción en un escalonamiento eleva la entalpía de salida del mismo, lo que implica quetenemos mayor energía térmica para convertir en energía mecánica en el resto de la máquina,sean divergentes o no, las líneas de presión

b) Se tiene un mayor salto entálpico a disposición del resto de los sucesivos escalonamientoscuando hay fricción debido a la divergencia de las líneas de presión en el diagrama h-s

c) A nivel escalonamiento (estator + rotor) se desprecia la divergencia de las líneas de presiónconstante por lo que las pérdidas totales se calculan como la suma de las pérdidas en el rotormás las pérdidas en el estator

d) La energía degradada por fricción de un fluido al atravesar una corona de álabes equivale a lapérdida de energía mecánica en esa corona

CAPÍTULO 12. TURBOCOMPRESORES


a) Durante la difusión de un fluido en un conducto, el aumento de presión estática va acompañadode un aumento de presión de parada

b) Un fluido puede ser rápidamente acelerado a través de un conducto sin sufrir una gran pérdidade presión de parada

c) Un fluido puede ser rápidamente decelerado a través de un conducto sin sufrir una gran pérdidade presión de parada

d) Para limitar las pérdidas de presión de parada durante la difusión de un flujo es necesario quela relación de deceleración en el conducto esté muy limitada

e) Las elevadas pérdidas que aparecen en un conducto donde un flujo es rápidamente deceleradose deben al engrosamiento de la capa límite ya que el flujo se mueve con gradiente adverso depresiones

83. Los turbocompresores axiales:

a) Podrían hacerse como una turbina invertida, pero los rendimientos serían muy pequeños

b) Podrían hacerse sin estator, pero los rendimientos serían muy pequeños

c) El estator precede al rotor para dar a la velocidad de entrada al rodete la dirección adecuada

d) Tienen relaciones de compresión por escalonamiento menores que los compresorescentrífugos debido a que la compresión se realiza únicamente por efecto de difusión



25

e) Tienen gastos másicos reducidos, ya que ello implica una pequeña sección de paso, y por tantouna pequeña altura de los álabes con la consiguiente reducción de las pérdidas

f) Su rendimiento no tiene prácticamente ninguna incidencia en el rendimiento de la turbina degas en la que está instalado

84. Dado un escalonamiento de turbocompresor axial de grado de reacción 0,5:

a)

Emplea el trabajo mecánico aportado al compresor únicamente en aumentar la entalpía delfluido a su paso por el rotor

b) La velocidad absoluta de salida del rotor es menor que la de entrada, ya que en el rotor hay unproceso de compresión, y por tanto de deceleración de la corriente

c) Su rendimiento relaciona el trabajo real absorbido por el compresor con el trabajo absorbido porun compresor hipotético sin pérdidas

d) Su rendimiento relaciona el trabajo real absorbido por el compresor con el trabajo de uncompresor hipotético que comprimiera por vía isentrópica entre la presión de parada de laadmisión y la presión de parada de la salida.

e) El compresor real sin pérdidas comprime con mayor relación de compresión para la misma

energía de accionamiento aportada

f) El compresor isentrópico que comprime entre las mismas presiones que el real absorberámenor energía de accionamiento

85. El rendimiento de un compresor es menor que el rendimiento de los escalonamientoselementales que lo componen. En relación con este hecho, indicar si son ciertas lassiguientes afirmaciones:

a) En compresores axiales, debido a la dificultad de comprimir rápidamente con reducidaspérdidas, el fluido se debe deflectar moderadamente en cada una de las coronas, con lo que

uu wc ∆=∆ tiene un valor reducido y el trabajo específico desarrollado por cada escalonamientoestá limitado para tener buen rendimiento (relación de difusión equivalente limitada)

b) Para obtener una relación de compresión de 15:1, el número de escalonamientos delcompresor puede ser por ejemplo de 17 en un compresor comercial. No interesa aumentar elnúmero de escalonamientos por razones de coste de la turbomáquina, pero el rendimiento sepodría mejorar si para esa relación de compresión se aumentara el número de escalonamientos,siempre y cuando se pueda mejorar el rendimiento de los mismos.

c) En las circunstancias comentadas anteriormente no aumentamos más el número deescalonamientos porque el rendimiento del conjunto del compresor siempre disminuye

d) En el caso descrito en la respuesta b) si se disminuye el número de escalonamientos,manteniendo la forma del diagrama de velocidades, las velocidades de los triángulos son máselevadas, las secciones de paso más reducidas y además hay riesgo de que en las primerascoronas se pueda llegar a número de Mach=1 o incluso flujo supersónico, dado que latemperatura del fluido en esa zona es relativamente baja

86. En relación con las pérdidas en compresores axiales, seleccionar las afirmacionescorrectas:

a) El tamaño del diagrama de velocidades condiciona el rendimiento del escalonamiento

b) Es posible actualmente obtener relaciones de compresión por escalonamiento de 2,5



26

c) La limitación de la velocidad periférica por los esfuerzos mecánicos máximos admisibles enel rotor limita el tamaño del diagrama de velocidades, pero no es el factor dominante.

d) El número de Mach máximo, que no debe exceder el valor de 0,8 (definido a partir de w 1)limita la relación de compresión del escalonamiento

e) Es adecuado trabajar con valores del coeficiente de difusión equivalente de hasta 3 para noaumentar excesivamente el número de escalonamientos

f) Tres parámetros: βm, DRE y R, determinan la forma del diagrama de velocidadesg) Unos valores óptimos, de cara al rendimiento, de los parámetros anteriores podrán ser: 45º,

1,95, 0,8

h) Tres parámetros: R, ψ y φ, determinan la forma del diagrama de velocidades

87. En los turbocompresores centrífugos:

a) El trabajo mecánico aportado al compresor se emplea en aumentar la energía cinética y laentalpía del fluido a su paso por el rotor

b)

El aumento de entalpía del fluido a su paso por el compresor se debe únicamente a losfenómenos de difusión en rotor y estator

c) El aumento de entalpía del fluido a su paso por el estator se debe al proceso de difusión

d) Parte de la compresión en el rotor se debe al efecto de las fuerzas centrífugas que originan unaumento de presión

e) La compresión en el rotor depende más del efecto del proceso de difusión que del efecto de lasfuerzas centrífugas

f) Al estar el fluido sometido a la acción de la fuerza centrífuga, la estabilidad del flujo es menorque en los turbocompresores axiales

CAPÍTULO 13. CÁMARAS DE COMBUSTIÓN

88. Señalar los enunciados correctos:

a) La producción de NOx en turbinas de gas está ligada fundamentalmente a la temperaturamáxima de combustión

b) Inyectar un diluyente en la cámara de combustión reduce los NOx, aunque hace que se reduzcala potencia por reducirse la temperatura de combustión

c) Inyectar un diluyente en la cámara de combustión reduce los NOx, aunque hace que sereduzca el rendimiento ligeramente

d) La reducción seca de NOx conduce a un aumento de las emisiones de CO y HC al trabajar conmezclas más pobres

e) La reducción catalítica selectiva reduce los NOx, pero implica un aumento de las emisiones deCO y HC

f) En las instalaciones que tienen vapor disponible es más interesante inyectar vapor que agualíquida para reducir las emisiones de NOx.



27

CAPÍTULO 14. CALDERAS Y GENERADORES DE VAPOR

89. Señalar las sentencias verdaderas:

a) Las calderas pirotubulares constan de economizadores, evaporadores y sobrecalentadotes.

b) En las calderas pirotubulares los gases de la combustión pasan por dentro de los tubos

c)

Las calderas acuotubulares son más seguras a costa de un peor rendimiento.d) El mecanismo de transferencia de calor predominante en economizadores y

sobrecalentadores es el de convección y en los hogares la radiación

e) El rendimiento de la caldera evalúa las pérdidas de calor hacia el exterior por un pobreaislamiento.

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2006-2007-Pruebas de Evaluacion a cia Ingenieria Termica-Soluciones