DIAGRAMA DE FLUJO CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL …

DIAGRAMA DE FLUJO CARACTERÍSTICAS

PRINCIPALES DEL MOTOR

Figura 1. Diagrama de flujo características principales del motor.

1

START

Figura 1. (Continuación)

1

STOP

ALGORITMO DE CÁLCULO PARA DETERMINAR LAS

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL MOTOR

Tabla 1. Módulo base para determinar las características principales del motor a turboalimentar.

Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application Programa: para determinar las características principales del motor. Entorno: Ma, Mcomb, Act, AC, Tesc, CE son números corrientes Inicio Leer Combustible, Wmotor, EA, Cilindrada, Emotor, nmotor Si Combustible ← "" Entonces Escribir ("Debe seleccionar un combustible") Escribir ("Por defecto se ha trabajado con Octano [C8H18], cambie el combustible si lo desea") Combustible ← "Octano(L) (Gasolina) (C8H18)" X = 8 Y = 18 PCIcomb = 44430 cp1prom = 1.2023

Sino_Si Combustible ← "Acetileno(G) (C2H2)" Entonces X ← 2

Y ← 2 PCIcomb ← 48280

cp1prom ← 1.1662

Sino_Si Combustible ← "Benceno(L) (C6H6)" Entonces

X ← 6 Y ← 6

Dim Ma As Currency, Mcomb As Currency, Act As Currency, AC As Currency, Tesc As Currency, CE As Currency Private Sub CALCULAR_Click() If Combustible.Text = "" Then MsgBox ("Debe seleccionar un combustible") MsgBox ("Por defecto se ha trabajado con Octano [C8H18], cambie el combustible si lo desea") Combustible = "Octano(L) (Gasolina) (C8H18)" Sheets("Mezcla").Activate X = 8 Y = 18 PCIcomb = 44430 Range("B2") = X Range("B3") = Y Range("D2") = PCIcomb cp1prom = 1.2023 '1. Si se elige Acetileno ElseIf Combustible.Text = "Acetileno(G) (C2H2)" Then Sheets("Mezcla").Activate X = 2 Y = 2 PCIcomb = 48280 Range("B2") = X Range("B3") = Y Range("D2") = PCIcomb cp1prom = 1.1662 '2. Si se elige Benceno ElseIf Combustible.Text = "Benceno(L) (C6H6)" Then Sheets("Mezcla").Activate X = 6 Y = 6

Tabla 1. (Continuación)

Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application

PCIcomb ← 40100 cp1prom ← 1.1662 Sino_Si Combustible ← "Butano(L) (C4H10)" Entonces X = 4

Y ← 10 PCIcomb ← 45370 cp1prom ← 1.1834

Sino_Si Combustible ← "Decano(L) (C10H22)" Entonces

X ← 10 Y ← 22

PCIcomb ← 44240 cp1prom ← 1.1806 Sino_Si Combustible ← "Dodecano(L) (Diesel) (C12H26)" Entonces X ← 12

Y ← 26 PCIcomb = 43200

PCIcomb = 40100 Range("B2") = X Range("B3") = Y Range("D2") = PCIcomb cp1prom = 1.1662 '3. Si se elige Butano ElseIf Combustible.Text = "Butano(L) (C4H10)" Then Sheets("Mezcla").Activate X = 4 Y = 10 PCIcomb = 45370 Range("B2") = X Range("B3") = Y Range("D2") = PCIcomb cp1prom = 1.1834 '4. Si se elige Decano ElseIf Combustible.Text = "Decano(L) (C10H22)" Then Sheets("Mezcla").Activate X = 10 Y = 22 PCIcomb = 44240 Range("B2") = X Range("B3") = Y Range("D2") = PCIcomb cp1prom = 1.1806 '5. Si se elige Diesel, el cual es tratado usualmente como Dodecano ElseIf Combustible.Text = "Dodecano(L) (Diesel) (C12H26)" Then Sheets("Mezcla").Activate X = 12 Y = 26 PCIcomb = 43200 Range("B2") = X


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application cp1prom = 1.1571 Sino_Si Combustible ← "Etano(G) (C2H6)" Entonces

X ← 2 Y ← 6

PCIcomb ← 47520 cp1prom ← 1.1875 Sino_Si Combustible ← "Heptano(L) (C7H16)" Entonces X ← 7

Y ← 16 PCIcomb = 44600 cp1prom = 1.1814 Sino_Si Combustible ← "Hexano(L) (C6H12)" Entonces X ← 6

Y ← 12 PCIcomb ← 44400

Range("B3") = Y Range("D2") = PCIcomb cp1prom = 1.1571 '6. Si se elige Etano ElseIf Combustible.Text = "Etano(G) (C2H6)" Then Sheets("Mezcla").Activate X = 2 Y = 6 PCIcomb = 47520 Range("B2") = X Range("B3") = Y Range("D2") = PCIcomb cp1prom = 1.1875 '7. Si se elige Heptano ElseIf Combustible.Text = "Heptano(L) (C7H16)" Then Sheets("Mezcla").Activate X = 7 Y = 16 PCIcomb = 44600 Range("B2") = X Range("B3") = Y Range("D2") = PCIcomb cp1prom = 1.1814 '8. Si se elige Hexano ElseIf Combustible.Text = "Hexano(L) (C6H12)" Then Sheets("Mezcla").Activate X = 6 Y = 12 PCIcomb = 44400 Range("B2") = X Range("B3") = Y Range("D2") = PCIcomb


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application cp1prom ← 1.1786 Sino_Si Combustible ← "Hexeno(L) (C6H14)" Entonces X ← 6

Y ← 14 PCIcomb ← 44740 cp1prom ← 1.1819

Sino_Si Combustible ← "Isopentano(L) (C5H12)" Then

X ← 5 Y ← 12

PCIcomb ← 44910 cp1prom ← 1.1825 Sino_Si Combustible ← "Metano(G) (Gas Natural) (CH4)" Entonces X ← 1

Y ← 4 PCIcomb ←50050

cp1prom ← 1.1942

cp1prom = 1.1786 '9. Si se elige Hexeno ElseIf Combustible.Text = "Hexeno(L) (C6H14)" Then Sheets("Mezcla").Activate X = 6 Y = 14 PCIcomb = 44740 Range("B2") = X Range("B3") = Y Range("D2") = PCIcomb cp1prom = 1.1819 '10. Si se elige Isopropano ElseIf Combustible.Text = "Isopentano(L) (C5H12)" Then Sheets("Mezcla").Activate X = 5 Y = 12 PCIcomb = 44910 Range("B2") = X Range("B3") = Y Range("D2") = PCIcomb cp1prom = 1.1825 '11. Si se elige Gas Natural, el cual es tratado usualmente como Metano ElseIf Combustible.Text = "Metano(G) (Gas Natural) (CH4)" Then Sheets("Mezcla").Activate X = 1 Y = 4 PCIcomb = 50050 Range("B2") = X Range("B3") = Y Range("D2") = PCIcomb cp1prom = 1.1942



Sino_Si Combustible ←"Octano(L) (Gasolina) (C8H18)" Entonces X ← 8

Y ← 18 PCIcomb ← 44430

cp1prom ← 1.2023 Sino_Si Combustible ← "Penteno(L) (C5H10)" Entonces X ← 5 Y ← 10

PCIcomb ← 44630 cp1prom ← 1.1786

Sino_Si Combustible ← "Propano(L) (C3H8)" Entonces

X ← 3 Y ← 8 PCIcomb ← 46340

cp1prom ← 1.1848

Sino_Si Combustible ← "Tolueno(L) (C7H8)" Entonces

'12. Si se elige Gasolina, el cual es tratado usualmente como Octano ElseIf Combustible.Text = "Octano(L) (Gasolina) (C8H18)" Then Sheets("Mezcla").Activate X = 8 Y = 18 PCIcomb = 44430 Range("B2") = X Range("B3") = Y Range("D2") = PCIcomb cp1prom = 1.2023 '13. Si se elige Penteno ElseIf Combustible.Text = "Penteno(L) (C5H10)" Then Sheets("Mezcla").Activate X = 5 Y = 10 PCIcomb = 44630 Range("B2") = X Range("B3") = Y Range("D2") = PCIcomb cp1prom = 1.1786 '14. Si se elige Propano ElseIf Combustible.Text = "Propano(L) (C3H8)" Then Sheets("Mezcla").Activate X = 3 Y = 8 PCIcomb = 46340 Range("B2") = X Range("B3") = Y Range("D2") = PCIcomb cp1prom = 1.1848 '15. Si se elige Tolueno ElseIf Combustible.Text = "Tolueno(L) (C7H8)" Then


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application X ← 7

Y ← 8 PCIcomb ← 40500

cp1prom ← 1.1683 Sino Escribir ("Error en el combustible seleccionado") Escribir ("Por defecto se ha trabajado con Octano [C8H18], cambie el combustible si lo desea") Combustible ← "Octano(L) (Gasolina) (C8H18)" Sheets("Mezcla").Activate

X ← 8 Y ← 18

PCIcomb ← 44430 cp1prom ← 1.2023 Fin_Si

Si Wmotor ← "" o EA ← "" o Cilindrada ← "" o Emotor ← "" o nmotor ← "" Entonces **Las comillas ("") representan un espacio vacío Escribir "Falta por lo menos un parámetro de entrada en el motor" Sino_Si Wmotor ← No es un número o EA ← No es

un número o Cilindrada ← No es un número o Emotor ← No es un número o nmotor ← No es un número Entonces Escribir " Son valores numéricos los que debe introducir "

Sheets("Mezcla").Activate X = 7 Y = 8 PCIcomb = 40500 Range("B2") = X Range("B3") = Y Range("D2") = PCIcomb cp1prom = 1.1683 Else MsgBox ("Error en el combustible seleccionado") MsgBox ("Por defecto se ha trabajado con Octano [C8H18], cambie el combustible si lo desea") Combustible = "Octano(L) (Gasolina) (C8H18)" Sheets("Mezcla").Activate X = 8 Y = 18 PCIcomb = 44430 Range("B2") = X Range("B3") = Y Range("D2") = PCIcomb cp1prom = 1.2023 End If If Wmotor.Text = " " Or EA.Text = "" Or Cilindrada.Text = "" Or Emotor.Text = "" Or nmotor.Text = "" Then MsgBox ("Falta por lo menos un parámetro de entrada en el Motor") ElseIf IsNumeric(Wmotor.Text) = False Or IsNumeric(EA.Text) = False Or IsNumeric(Cilindrada.Text) = False Or IsNumeric(Emotor.Text) = False Or IsNumeric(nmotor.Text) = False Then MsgBox ("Son valores numericos los que debe introducir") 'Para la potencia del motor


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application Sino_Si Wmotor < 0 Entonces Escribir "La potencia del motor debe ser mayor que cero" Sino_Si EA < 0 o EA > 2 Entonces Escribir "El exceso de aire debe estar comprendido entre [0 - 2]" Sino_Si Cilindrada < 0 Entonces Escribir "La cilindrada del motor debe ser mayor que cero" Sino_Si Emotor < 0.25 o Emotor > 0.4 Entonces Escribir "La eficiencia térmica de la máquina de combustión debe estar comprendida entre [0.25 - 0.4]" Sino_Si nmotor < 0 Entonces Escribir "La velocidad de rotación del motor debe ser mayor que cero" Sino

PCI ← Range("D2") CE ← 1 / (EficienciaMotor * PCI) ConsumoEspecifico ← CE * 3600000

ElseIf (Wmotor.Text) < 0 Then MsgBox ("La potencia del motor debe ser mayor que cero") 'Para el exceso de aire ElseIf ((Val(EA.Text)) < 0) Or ((Val(EA.Text)) > 2) Then MsgBox ("El exceso de aire debe estar comprendido entre [0 - 2]") 'Para la cilindrada ElseIf ((Cilindrada.Text)) < 0 Then MsgBox ("La cilindrada del motor debe ser mayor que cero") 'Para la eficiencia térmica de la máquina de combustión ElseIf (((Emotor.Text)) < 0.25) Or (((Emotor.Text)) > 0.4) Then MsgBox ("La eficiencia térmica de la máquina de combustión debe estar comprendida entre [0.25 - 0.4]") 'Para las revoluciones del motor ElseIf ((nmotor.Text)) < 0 Then MsgBox ("La velocidad de rotación del motor debe ser mayor que cero") Else 'Potencia del motor Range("F11") = Val(Wmotor.Text) 'Exceso de Aire Range("F12") = Val(EA.Text) 'Cilindrada del Motor Range("F13") = Val(Cilindrada.Text) 'Eficiencia del Motor Range("F14") = Val(Emotor.Text) 'Revoluciones del Motor Range("F16") = Val(nmotor.Text) 'Poder calorifico inferior del combustible PCI = Range("D2") 'Consumo específico de combustible CE = 1 / (EficienciaMotor * PCI) ConsumoEspecifico = CE * 3600000


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application Act ← ((X + (Y / 4)) * (4.762 * 28.97)) / ((12.012 * X) + (1.008 * Y)) AC ← ((1 + e) * (X + (Y / 4)) * (4.762 * 28.97)) / ((12.012 * X) + (1.008 * Y))

Ma ← Wmotor * CE * AC

Mcomb ← Ma / AC MGases ← Ma + Mcomb QH ← Wmotor / Emotor Tesc ← ((0.4 * QH) / (MGases * cp1prom)) - 273.15 MCO2 ← 44.01

MH2O ← 18.015 MN2 ← 28.013 MO2 ← 31.999 NCO2 ← X

NH2O ← (Y / 2) NN2 ← 3.762 * (X + (Y / 4)) * (1 + e)

NO2 ← (X + (Y / 4)) * (e) NProductos ← NCO2 + NH2O + NN2 + NO2 MasaCO2 ← NCO2 * MCO2

'Relación aire combustible teórica Act = ((X + (Y / 4)) * (4.762 * 28.97)) / ((12.012 * X) + (1.008 * Y)) 'Relación aire combustible con exceso AC = ((1 + e) * (X + (Y / 4)) * (4.762 * 28.97)) / ((12.012 * X) + (1.008 * Y)) Range("E2") = AC 'Masa de Aire Ma = Wmotor * CE * AC Range("F17") = Ma 'Masa de Combustible Mcomb = Ma / AC Range("F18") = Mcomb 'Masa de gases MGases = Ma + Mcomb 'Temperatura promedio de los gases a la salida de la cámara de combustión [K] QH = Val(Wmotor.Text) / Val(Emotor.Text) Tesc = ((0.4 * QH) / (MGases * cp1prom)) - 273.15 Range("F15") = Tesc 'Pesos moleculares [kJ/kg.mol] MCO2 = 44.01 MH2O = 18.015 MN2 = 28.013 MO2 = 31.999 'Número de moles NCO2 = X NH2O = (Y / 2) NN2 = 3.762 * (X + (Y / 4)) * (1 + e) NO2 = (X + (Y / 4)) * (e) NProductos = NCO2 + NH2O + NN2 + NO2 'Masa MasaCO2 = NCO2 * MCO2


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application MasaH2O ← NH2O * MH2O

MasaN2 ← NN2 * MN2 MasaO2 ← NO2 * MO2

MasaProductos ← MasaCO2 + MasaH2O + MasaN2 + MasaO2 YCO2 ← NCO2 / NProductos

YH2O ← NH2O / NProductos

YN2 ← NN2 / NProductos

YO2 ← NO2 / NProductos SumaYi ← YCO2 + YH2O + YN2 + YO2

mfCO2 ← MasaCO2 / MasaProductos

mfH2O ← MasaH2O / MasaProductos

mfN2 ← MasaN2 / MasaProductos

mfO2 ← MasaO2 / MasaProductos Sumamfi ← mfCO2 + mfH2O + mfN2 + mfO2 MProductos ← MasaProductos / NProductos Ru ← 8.31447 RMezcla ← Ru / MProductos Rgasest1 ← RMezcla

MasaH2O = NH2O * MH2O MasaN2 = NN2 * MN2 MasaO2 = NO2 * MO2 MasaProductos = MasaCO2 + MasaH2O + MasaN2 + MasaO2 'Fracciones molares YCO2 = NCO2 / NProductos Range("H10") = YCO2 YH2O = NH2O / NProductos Range("H11") = YH2O YN2 = NN2 / NProductos Range("H12") = YN2 YO2 = NO2 / NProductos Range("H13") = YO2 SumaYi = YCO2 + YH2O + YN2 + YO2 'Fraciones de masa mfCO2 = MasaCO2 / MasaProductos Range("I10") = mfCO2 mfH2O = MasaH2O / MasaProductos Range("I11") = mfH2O mfN2 = MasaN2 / MasaProductos Range("I12") = mfN2 mfO2 = MasaO2 / MasaProductos Range("I13") = mfO2 Sumamfi = mfCO2 + mfH2O + mfN2 + mfO2 'Peso molecular de la mezcla MProductos = MasaProductos / NProductos Range("C2") = MProductos 'Constante de la Mezcla Ru = 8.31447 RMezcla = Ru / MProductos Range("F2") = RMezcla Rgasest1 = RMezcla


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application Fin_Si Fin Inicializar UserForm Combustible.AddItem ("Acetileno(G) (C2H2)") Combustible.AddItem ("Benceno(L) (C6H6)") Combustible.AddItem ("Butano(L) (C4H10)") Combustible.AddItem ("Decano(L) (C10H22)") Combustible.AddItem ("Dodecano(L) (Diesel) (C12H26)") Combustible.AddItem ("Etano(G) (C2H6)") Combustible.AddItem ("Heptano(L) (C7H16)") Combustible.AddItem ("Hexano(L) (C6H12)") Combustible.AddItem ("Hexeno(L) (C6H14)") Combustible.AddItem ("Isopentano(L) (C5H12)") Combustible.AddItem ("Metano(G) (Gas Natural) (CH4)") Combustible.AddItem ("Octano(L) (Gasolina) (C8H18)") Combustible.AddItem ("Penteno(L) (C5H10)") Combustible.AddItem ("Propano(L) (C3H8)") Combustible.AddItem ("Tolueno(L) (C7H8)") Fin

End If End Sub Private Sub UserForm_Initialize() Combustible.AddItem ("Acetileno(G) (C2H2)") Combustible.AddItem ("Benceno(L) (C6H6)") Combustible.AddItem ("Butano(L) (C4H10)") Combustible.AddItem ("Decano(L) (C10H22)") Combustible.AddItem ("Dodecano(L) (Diesel) (C12H26)") Combustible.AddItem ("Etano(G) (C2H6)") Combustible.AddItem ("Heptano(L) (C7H16)") Combustible.AddItem ("Hexano(L) (C6H12)") Combustible.AddItem ("Hexeno(L) (C6H14)") Combustible.AddItem ("Isopentano(L) (C5H12)") Combustible.AddItem ("Metano(G) (Gas Natural) (CH4)") Combustible.AddItem ("Octano(L) (Gasolina) (C8H18)") Combustible.AddItem ("Penteno(L) (C5H10)") Combustible.AddItem ("Propano(L) (C3H8)") Combustible.AddItem ("Tolueno(L) (C7H8)") End Sub Private Sub CommandButton2_Click() Sheets("Turbo").Activate Unload Me End Sub

DIAGRAMA DE FLUJO PARA LA ETAPA DE

COMPRESIÓN

En la figura 1 se muestran numeradas las estaciones de la etapa de compresión

del turbocompresor, la cual consta de un rodete, un difusor con álabes y una

carcasa, numeración empleada para la generación del diagrama de flujo.

Figura 1. Numeración de las estaciones de la etapa de compresión, con base al

cual se define el diagrama de flujo.

La secuencia establecida en el siguiente diagrama de flujo (ver figura 2) sintetiza

en gran parte la metodología y las consideraciones expuestas en el capítulo 3

sobre el diseño de compresores centrífugos, su ejecución permite el cálculo de los

parámetros geométricos y térmicos de la etapa de compresión del

turbocompresor.

Figura 2. Diagrama de flujo para la etapa de compresión.

1

START

2


1

3

2


3

4


4

5


5

6


6

7


7

8


8

STOP

ALGORITMO DE CÁLCULO ETAPA DE

COMPRESIÓN

Tabla 1. Módulo base para determinar las características principales de la etapa de expansión.

Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application Programa: dimensionamiento geométrico de la etapa de compresión, y cálculo de los parámetros termodinámicos del aire. Entorno: T0, P0, Dens0, h0, c0, T1, P1, Dens1, h1, c1, T3, P3, Dens3, h3, c3, T5, P5, Dens5, h5, c5, u1, w1, c1m, c2, u2, w2, c2m, c2u, w2u, alfa2, alfa4, alfa5, beta2, ez, c2r, w2r, c2mr, c2ur, w2ur, Ys, Yu, Yi, yiescal, y0a1, y1a2, y4a5, Ecomp, Erod, Edif, Ma, S, Ccaudal, Cpresion, Cpotencia, GR, rprodete, rpdifusor son números corrientes Zrodete, Zdifusor son números reales Comprobar, T1a son números variantes por defecto Función Entalpia(Temperatura) es un número doble

Entalpia ← 97.2971301 - 0.975805876 * Temperatura + 0.0164161491 * Temperatura ^ 2 - 0.0000714909365 * Temperatura ^ 3 + 0.000000172160451 * Temperatura ^ 4 - 2.17320434E-10 * Temperatura ^ 5 + 1.12523733E-13 * Temperatura ^ 6 Fin_Función Función Temperatura(Entalpia) es un número doble Temperatura ← -96.2486053 + 2.9543569 * Entalpia - 0.0162367633 * Entalpia ^ 2 + 0.000070706829 * Entalpia ^ 3 - 0.000000170273443 * Entalpia ^ 4 + 2.14950951E-10 * Entalpia ^ 5 - 1.11308164E-13 * Entalpia ^ 6 Fin_Función

Dim T0 As Currency, P0 As Currency, Dens0 As Currency, h0 As Currency, c0 As Currency, T1 As Currency, P1 As Currency, Dens1 As Currency, h1 As Currency, c1 As Currency, T3 As Currency, P3 As Currency, Dens3 As Currency, h3 As Currency, c3 As Currency, T5 As Currency, P5 As Currency, Dens5 As Currency, h5 As Currency, c5 As Currency, u1 As Currency, w1 As Currency, c1m As Currency, c2 As Currency, u2 As Currency, w2 As Currency, c2m As Currency, c2u As Currency, w2u As Currency, alfa2 As Currency, alfa4 As Currency, alfa5 As Currency, beta2 As Currency, ez As Currency, c2r As Currency, w2r As Currency, c2mr As Currency, c2ur As Currency, w2ur As Currency, Ys As Currency, Yu As Currency, Yi As Currency, yiescal As Currency, y0a1 As Currency, y1a2 As Currency, y4a5 As Currency, Ecomp As Currency, Erod As Currency, Edif As Currency, Ma As Currency, S As Currency, Ccaudal As Currency, Cpresion As Currency, Cpotencia As Currency,GR As Currency, rprodete As Currency, rpdifusor As Currency, Zrodete As Integer, Zdifusor As Integer, Comprobar, T1a 'Funciones empleadas en el algoritmo ‘Entalpía en función de la temperatura Function Entalpia(Temperatura) As Double Entalpia = 97.2971301 - 0.975805876 * Temperatura + 0.0164161491 * Temperatura ^ 2 - 0.0000714909365 * Temperatura ^ 3 + 0.000000172160451 * Temperatura ^ 4 - 2.17320434E-10 * Temperatura ^ 5 + 1.12523733E-13 * Temperatura ^ 6 End Function 'Temperatura en función de la entalpía Function Temperatura(Entalpia) As Double Temperatura = -96.2486053 + 2.9543569 * Entalpia - 0.0162367633 * Entalpia ^ 2 + 0.000070706829 * Entalpia ^ 3 - 0.000000170273443 * Entalpia ^ 4 + 2.14950951E-10 * Entalpia ^ 5 - 1.11308164E-13 * Entalpia ^ 6 End Function


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application Función EntropiaMolar(Temperatura) es un número doble EntropiaMolar ← 0.463215838 - 0.00515449075 * Temperatura + 0.000131355253 * Temperatura ^ 2 - 0.000000718686475 * Temperatura ^ 3 + 1.95296799E-09 * Temperatura ^ 4 - 2.69611962E-12 * Temperatura ^ 5 + 1.50925963E-15 * Temperatura ^ 6 Fin_Función Función TemperaturaM(EntropiaMolar) es un número doble

TemperaturaM ← -3467.32897 + 12877.5274 * EntropiaMolar - 19344.2523 * EntropiaMolar ^ 2 + 15557.2416 * EntropiaMolar ^ 3 - 6992.24843 * EntropiaMolar ^ 4 + 1673.11037 * EntropiaMolar ^ 5 - 166.078433 * EntropiaMolar ^ 6 Fin_Función Función Cp(Temperatura) es un número doble

Cp ← (28.11 + 0.001967 * (Temperatura) + 0.000004802 * ((Temperatura) ^ 2) - 0.000000001966 * (Temperatura) ^ 3) / 28.97 Fin_Función Función k(Temperatura) es un número doble

k ← 1.43737624 - 0.00048972631 * (Temperatura) + 0.00000265946141 * (Temperatura) ^ 2 - 7.08362896E-09 * (Temperatura) ^ 3 + 9.20325322E-12 * (Temperatura) ^ 4 - 5.88572329E-15 * (Temperatura) ^ 5 + 1.49497119E-18 * (Temperatura) ^ 6 Fin_Función

'Entropía en base molar en función de la temperatura Function EntropiaMolar(Temperatura) As Double EntropiaMolar = 0.463215838 - 0.00515449075 * Temperatura + 0.000131355253 * Temperatura ^ 2 - 0.000000718686475 * Temperatura ^ 3 + 1.95296799E-09 * Temperatura ^ 4 - 2.69611962E-12 * Temperatura ^ 5 + 1.50925963E-15 * Temperatura ^ 6 End Function 'Temperatura en función de la entropía en base molar Function TemperaturaM(EntropiaMolar) As Double TemperaturaM = -3467.32897 + 12877.5274 * EntropiaMolar - 19344.2523 * EntropiaMolar ^ 2 + 15557.2416 * EntropiaMolar ^ 3 - 6992.24843 * EntropiaMolar ^ 4 + 1673.11037 * EntropiaMolar ^ 5 - 166.078433 * EntropiaMolar ^ 6 End Function 'Calor específico a presión constante en función de la temperatura Function Cp(Temperatura) As Double Cp = (28.11 + 0.001967 * (Temperatura) + 0.000004802 * ((Temperatura) ^ 2) - 0.000000001966 * (Temperatura) ^ 3) / 28.97 End Function 'Relación de calores específicos en función de la temperatura Function k(Temperatura) As Double k = 1.43737624 - 0.00048972631 * (Temperatura) + 0.00000265946141 * (Temperatura) ^ 2 - 7.08362896E-09 * (Temperatura) ^ 3 + 9.20325322E-12 * (Temperatura) ^ 4 - 5.88572329E-15 * (Temperatura) ^ 5 + 1.49497119E-18 * (Temperatura) ^ 6 End Function


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application Inicio Leer Tatm, Patm, n, Eadm, rpcom Si Eadm ← "" o n ← "" o Patm ← "" o rpcom ← "" o

Tatm ← "" Entonces **Las comillas ("") representan un espacio vacío Escribir "Falta por lo menos un parámetro de entrada" Sino_Si Eadm ← No es un número o n ← No es un

número o Patm ← No es un número o rpcom ← No es un número o Tatm ← No es un número Entonces Escribir " Son valores numéricos los que debe introducir " Sino_Si Tatm < -90 o Tatm > 80 Entonces Escribir "La temperatura atmósferica debe estar comprendida entre [-90 °C a 80 °C]" Sino_Si Patm < 87 o Patm > 110 Entonces Escribir "La presión atmósferica debe estar comprendida entre [87 kPa - 110 kPa]"

Sino_Si n < 40000 o n > 120000 Entonces Escribir "El número de revoluciones del compresor debe estar comprendido entre [40000 rpm - 120000 rpm]" Sino_Si Eadm < 0.97 o Eadm > 0.99 Entonces Escribir "La eficiencia de la admisión debe estar comprendida entre [0.97 - 0.99]"

Sino_Si rpcom < 1.2 o rpcom > 2.4 Entonces Escribir ("La relación de compresión debe estar comprendida entre [1.2 - 2.4]")

Private Sub CALCULAR_Compresor_Click() 'El aire tras su paso por el compresor se trata como un gas ideal Sheets("Mezcla").Activate If Tatm.Text = "" Or Patm.Text = "" Or n.Text = "" Or Eadm.Text = "" Or rpcom.Text = "" Then MsgBox ("Falta por lo menos un parámetro de entrada") ElseIf IsNumeric(Tatm.Text) = False Or IsNumeric(Patm.Text) = False Or IsNumeric(n.Text) = False Or IsNumeric(Eadm.Text) = False Or IsNumeric(rpcom.Text) = False Then MsgBox ("Son valores numéricos los que debe introducir") 'Para la temperatura atmósferica ElseIf ((Val(Tatm.Text)) < -90) Or ((Val(Tatm.Text)) > 80) Then MsgBox ("La temperatura atmósferica debe estar comprendida entre [-90 °C a 80 °C]") 'Para la presión atmósferica ElseIf ((Val(Patm.Text)) < 87) Or ((Val(Patm.Text)) > 110) Then MsgBox ("La presión atmósferica debe estar comprendida entre [87 kPa - 110 kPa]") 'Para las revoluciones del compresor ElseIf ((Val(n.Text)) < 40000) Or ((Val(n.Text)) > 120000) Then MsgBox ("El número de revoluciones del compresor debe estar comprendido entre [40000 rpm - 120000 rpm]") 'Para la eficiencia de la admisión ElseIf ((Val(Eadm.Text)) < 0.97) Or ((Val(Eadm.Text)) > 0.99) Then MsgBox ("La eficiencia de la admisión debe estar comprendida entre [0.97 - 0.99]") 'Para la relación de compresión ElseIf ((Val(rpcom.Text)) < 1.2) Or ((Val(rpcom.Text)) > 2.4) Then MsgBox ("La relación de compresión debe estar comprendida entre [1.2 - 2.4]")


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application Sino

T0 ← Tatm

P0 ← Patm nc ← n Dens0 ← P0 / (0.287 * (T0 + 273.15)) cp0 ← Cp(T0 + 273.15) h0 ← Entalpia(T0 + 273.15) c0 ← 0

T00 ← T0 + (c0 ^ 2) / (2000 * cp0)

P00 ← P0 + (Dens0 * c0 ^ 2) / (2000)

h00 ← h0 + ((c0 ^ 2) / (2000)) Comprobar ← verdadero

T1a ← T0 - 10 Inicio_Bucle_externo Inicio_Bucle_interno Mientras T1a ← T0 - 10

T1a ← T1a + 0.01

h1asum ← Entalpia(T1a + 273.15)

Else 'Temperatura a condiciones atmosféricas Range("G22") = Val(Tatm.Text) T0 = Range("G22") 'Presión a condiciones atmosféricas Range("G23") = Val(Patm.Text) P0 = Range("G23") 'Revoluciones a las que gira el compresor Range("B29") = Val(n.Text) nc = Range("B29") 'Densidad a condiciones atmosféricas Dens0 = P0 / (0.287 * (T0 + 273.15)) 'Calor específico a presión constante a condiciones atmosféricas cp0 = Cp(T0 + 273.15) 'Entalpía a condiciones atmosféricas h0 = Entalpia(T0 + 273.15) Range("N7") = h0 'Velocidad del aire lejos de la zona de succión c0 = 0 c0c = c0 T00 = T0 + (c0 ^ 2) / (2000 * cp0) 'Presión total a condiciones atmosféricas P00 = P0 + (Dens0 * c0 ^ 2) / (2000) 'Entalpía total a condiciones atmosféricas h00 = h0 + ((c0 ^ 2) / (2000)) Comprobar = True: T1a = T0 - 10 'Inicializa variables Do Do While T1a >= T0 - 10 T1a = T1a + 0.01 ' Incrementa el contador 'Entalpía a la temperatura 1 asumida h1asum = Entalpia(T1a + 273.15)


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application h1asums ← h0 - ((h0 - h1asum) / Eadm) T1asums ← Temperatura(h1asums) - 273.15 katm ← k(T0 + 273.15) P1asum ← P0 / (((T0 + 273.15) / (T1asums + 273.15)) ^ ((katm) / (katm - 1))) dens1asum ← P1asum / (0.287 * (T1a + 273.15)) rp0 ← 0.516362598 - 0.0111730348 * (T0 + 273.15) + 0.0000992904876 * (T0 + 273.15) ^ 2 - 0.000000448195469 * (T0 + 273.15) ^ 3 + 1.37028207E-09 * (T0 + 273.15) ^ 4 - 1.85656226E-12 * (T0 + 273.15) ^ 5 + 1.09593166E-15 * (T0 + 273.15) ^ 6 rpt ← rp0 * rpcom T05ss = 130.848652 + 262.552298 * rpt - 199.883979 * rpt ^ 2 + 109.932445 * rpt ^ 3 - 35.7959869 * rpt ^ 4 + 6.18565872 * rpt ^ 5 - 0.435713688 * rpt ^ 6 - 273.15 h05ss ← Entalpia(T05ss + 273.15)

Ys ← h05ss - h00 Ma ← Range("F17") S ← 2.108 * (nc / 60) * ((Ma / dens1asum) ^ (1 / 2)) * ((Ys * 1000) ^ (-3 / 4))

'Entalpía en 1 isoentrópica h1asums = h0 - ((h0 - h1asum) / Val(Eadm.Text)) 'Temperatura en 1 isoentrópica T1asums = Temperatura(h1asums) - 273.15 'Relación de calores específicos a temperatura atmosférica katm = k(T0 + 273.15) 'Presión en 1 hallada a partir de T1 asumida P1asum = P0 / (((T0 + 273.15) / (T1asums + 273.15)) ^ ((katm) / (katm - 1))) 'Densidad hallada a partir de las suposiciones de presión y temperatura en 1 dens1asum = P1asum / (0.287 * (T1a + 273.15)) 'Relación de compresión para el aire a la temperatura atmosférica rp0 = 0.516362598 - 0.0111730348 * (T0 + 273.15) + 0.0000992904876 * ((T0 + 273.15) ^ 2) - 0.000000448195469 * ((T0 + 273.15) ^ 3) + 1.37028207E-09 * ((T0 + 273.15) ^ 4) - 1.85656226E-12 * ((T0 + 273.15) ^ 5) + 1.09593166E-15 * ((T0 + 273.15) ^ 6) 'Relación de compresión total rpt = rp0 * Val(rpcom.Text) T05ss = 130.848652 + 262.552298 * rpt - 199.883979 * rpt ^ 2 + 109.932445 * rpt ^ 3 - 35.7959869 * rpt ^ 4 + 6.18565872 * rpt ^ 5 - 0.435713688 * rpt ^ 6 - 273.15 Range("M13") = T05ss h05ss = Entalpia(T05ss + 273.15) Range("N13") = h05ss 'Salto adiabático e isoentrópico total del escalonamiento de compresión Ys = h05ss - h00 'Flujo de aire que entra al compresor Ma = Range("F17") 'Número específico de revoluciones del escalonamiento S = 2.108 * (nc / 60) * ((Ma / dens1asum) ^ (1 / 2)) * ((Ys * 1000) ^ (-3 / 4))


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application rd ← -0.679 * (S ^ 2) + 1.151 * S + 0.261

Ccaudal ← 0.147 * (S ^ 2) + 0.203 * S

Cpresion ← -21.85 * (S ^ 3) + 26.56 * (S ^ 2) - 11.66 * (S) + 2.584 beta2 ← 16550 * (S ^ 4) - 24392 * (S ^ 3) +13301 * (S ^ 2) - 3206 * (S) + 329.7 u2 ← raíz(2000 * Ys / Cpresion) D2 ← ((60 * u2) / (3.141592654 * nc)) * 1000 D1 ← rd * D2

D3 ← D2 + 0.5

D4 ← 1.1 * D2

D5 ← 1.5 * D2

beta1 ← 30 u1 ← ((3.141592654 * D1 * nc) / 60000)

'Parametrizando el diagrama de Eckert en función del número específico de revoluciones 'Relación de diámetros del rodete del compresor rd = -0.679 * (S ^ 2) + 1.151 * S + 0.261 'Coeficiente de caudal Ccaudal = 0.147 * (S ^ 2) + 0.203 * S 'Coeficiente de presión Cpresion = -21.85 * (S ^ 3) + 26.56 * (S ^ 2) - 11.66 * (S) + 2.584 'Ángulo de descarga del fluído en el rodete, beta 2 beta2 = 16550 * (S ^ 4) - 24392 * (S ^ 3) + 13301 * (S ^ 2) - 3206 * (S) + 329.7 Range("B41") = beta2 'Velocidad periféricas en 2 u2 = Sqr(2000 * Ys / Cpresion) u2c = u2 'Diámetro exterior del rodete D2 = ((60 * u2) / (3.141592654 * nc)) * 1000 Range("B35") = D2 'Diámetro interior del rodete D1 = rd * D2 Range("B34") = D1 'Dimensiones del difusor D3 = D2 + 0.5 Range("B44") = D3 D4 = 1.1 * D2 Range("B45") = D4 D5 = 1.5 * D2 Range("B46") = D5 'Ángulo de succión del fluido, beta 1 beta1 = 30 Range("B39") = beta1 'Velocidad periféricas en 1 u1 = ((3.141592654 * D1 * nc) / 60000)


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application c1 ← u1 * Tan(30 * 3.141592654 / 180) w1 ← raíz(u1 ^ 2 + c1 ^ 2) h01 ← h00 h1 ← h01 - (c1 ^ 2) / 2000

T1 ← Temperatura(h1) - 273.15 Si (T1 - 0.01<=T1a <= T1 + 0.01) Entonces Comprobar ← Falso Salir_Bucle_interno Fin_Si Salir_Bucle_externo

h1s ← h1asums

T1s ← T1asums

P1 ← P1asum Dens1 ← dens1asum T01 ← T00 P01 ← P1 + (Dens1 * c1 ^ 2) / (2000)

'Velocidades en el estado 1 c1 = u1 * Tan(30 * 3.141592654 / 180) w1 = Sqr(u1 ^ 2 + c1 ^ 2) h01 = h00 Range("N10") = h01 'Se recalcula la entalpia en el estado 1 h1 = h01 - (c1 ^ 2) / 2000 Range("N9") = h1 'Se verifica la temperatura que fue asumida para el estado 1 T1 = Temperatura(h1) - 273.15 If (T1a <= T1 + 0.01) And (T1a >= T1 - 0.01) Then ' Si la condición es verdadera Comprobar = False ' Establece el valor a False Exit Do End If Loop Loop Until Comprobar = False Range("M9") = T1 T1c = T1 'Se recalculan algunas propiedades en el estado 1 h1s = h1asums Range("N8") = h1s T1s = T1asums Range("M8") = T1s P1 = P1asum Range("O9") = P1 Dens1 = dens1asum T01 = T00 Range("M10") = T01 'Presión total en el estado 1 P01 = P1 + (Dens1 * c1 ^ 2) / (2000) Range("O10") = P01


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application s01 ← EntropiaMolar(T1 + 273.15) s005ss ← EntropiaMolar(T05ss + 273.15) P05ss ← Exp((s005ss - s01) / 0.287)* P1

P05 ← P05ss P5 ← rpcom * P1 P5ss ← P5 s05ss ← s01 + (0.287 * Log(P5ss / P1)) T5ss ← TemperaturaM(s05ss) - 273.15 h5ss ← Entalpia(T5ss + 273.15) c5 ← raíz(2000 * (h05ss - h5ss))

Zrodete ← 6.5 * (((1 / rd) + 1) / ((1 / rd) - 1)) * Sin(((30 + beta2) * 3.141592654 / 360)) ez ← 1 / (1 + ((3.141592654 * Sin(beta2 * 3.141592654 / 180)) / (2 * Zrodete * (1 - rd)))) alfa1 ← 90 c1m ← c1 c2m ← c1m Si beta2 < 90 Entonces

w2u ← c2m / Tan((beta2 * 3.141592654 / 180))

'Presión total en el estado 5 s01 = EntropiaMolar(T1 + 273.15) s005ss = EntropiaMolar(T05ss + 273.15) P05ss = Exp((s005ss - s01) / 0.287) * P1 P05 = P05ss Range("O20") = P05 'Presión en el estado 5 P5 = Val(rpcom.Text) * P1 Range("O19") = P5 P5ss = P5 s05ss = s01 + (0.287 * Log(P5ss / P1)) T5ss = TemperaturaM(s05ss) - 273.15 Range("M12") = T5ss h5ss = Entalpia(T5ss + 273.15) Range("N12") = h5ss 'Velocidad absoluta del fluido en el estado 5 c5 = Sqr(2000 * (h05ss - h5ss)) 'Número de álabes del rodete del compresor Zrodete = 6.5 * (((1 / rd) + 1) / ((1 / rd) - 1)) * Sin(((30 + beta2) * 3.141592654 / 360)) Range("B42") = Zrodete 'Factor de corrección debido al número finito de álabes ez = 1 / (1 + ((3.141592654 * Sin(beta2 * 3.141592654 / 180)) / (2 * Zrodete * (1 - rd)))) 'Componente meridional de la velocidad absoluta del fluido en 1 y 2 alfa1 = 90 Range("B38") = alfa1 c1m = c1 c2m = c1m If beta2 < 90 Then 'Para número infinito de álabes w2u = c2m / Tan((beta2 * 3.141592654 / 180))


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application c2u ← u2 - w2u

w2 ← raíz(w2u ^ 2 + c2m ^ 2) c2 ← raíz(c2u ^ 2 + c2m ^ 2)

c3 ← c2 alfa2 ← Atn(c2m / c2u) * 180 / 3.141592654

EntradaCompresor.Visible ← Verdadero Menorde90.Visible ← Verdadero

c2ur ← ez * c2u c2mr ← c2m

w2ur ← u2 - c2ur w2r ← raíz(w2ur ^ 2 + c2mr ^ 2) c2r ← raíz(c2ur ^ 2 + c2mr ^ 2) Sino_Si beta2 = 90 Entonces

c2u ← u2 w2 ← c2m w2u ← 0

c2 ← raíz(u2 ^ 2 + w2 ^ 2) c3 ← c2

alfa2 ← Atn(w2 / u2) * 180 / 3.141592654 EntradaCompresor.Visible ← Verdadero

Iguala90.Visible ← verdadero c2ur ← ez * c2u

c2mr ← c2m w2ur ← u2 - c2ur

w2r ← raíz(w2ur ^ 2 + c2mr ^ 2) c2r ← raíz(c2ur ^ 2 + c2mr ^ 2) Sino

c2u = u2 - w2u w2 = Sqr(w2u ^ 2 + c2m ^ 2) c2 = Sqr(c2u ^ 2 + c2m ^ 2) c3 = c2 alfa2 = Atn(c2m / c2u) * 180 / 3.141592654 Range("B40") = alfa2 EntradaCompresor.Visible = True Menorde90.Visible = True 'Para número finito de álabes c2ur = ez * c2u c2mr = c2m w2ur = u2 - c2ur w2r = Sqr(w2ur ^ 2 + c2mr ^ 2) c2r = Sqr(c2ur ^ 2 + c2mr ^ 2) ElseIf beta2 = 90 Then 'Para número infinito de álabes c2u = u2 w2 = c2m w2u = 0 c2 = Sqr(u2 ^ 2 + w2 ^ 2) c3 = c2 alfa2 = Atn(w2 / u2) * 180 / 3.141592654 Range("B40") = alfa2 EntradaCompresor.Visible = True Iguala90.Visible = True 'Para número finito de álabes c2ur = ez * c2u c2mr = c2m w2ur = u2 - c2ur w2r = Sqr(w2ur ^ 2 + c2mr ^ 2) c2r = Sqr(c2ur ^ 2 + c2mr ^ 2) Else


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application w2u ← c2m / Tan(((180 - beta2) * 3.141592654 / 180)) c2u ← u2 + w2u

c2 ← raíz((c2u ^ 2) + (c2m ^ 2)) c3 ← c2

w2 ← raíz(w2u ^ 2 + c2m ^ 2) alfa2 = Atn(c2m / c2u) * 180 / 3.141592654

EntradaCompresor.Visible ← Verdadero

Mayorde90.Visible ← Verdadero c2ur ← ez * c2u

c2mr ← c2m w2ur ← c2ur - u2

w2r ← raíz(w2ur ^ 2 + c2mr ^ 2) c2r ← raíz(c2ur ^ 2 + c2mr ^ 2) Fin_Si

alfa4 ← alfa2 + 3

alfa5 ← 38

rddif ← D5 / D4 Zdifusor ← 6.3 * ((rddif + 1) / (rddif - 1)) * Sin(alfa4 * 3.141592654 / 180)

Yu ← c2ur * u2 / 1000

Yi ← Yu

'Para número infinito de álabes w2u = c2m / Tan(((180 - beta2) * 3.141592654 / 180)) c2u = u2 + w2u c2 = Sqr((c2u ^ 2) + (c2m ^ 2)) c3 = c2 w2 = Sqr(w2u ^ 2 + c2m ^ 2) alfa2 = Atn(c2m / c2u) * 180 / 3.141592654 Range("B40") = alfa2 EntradaCompresor.Visible = True Mayorde90.Visible = True 'Para número finito de álabes c2ur = ez * c2u c2mr = c2m w2ur = c2ur - u2 w2r = Sqr(w2ur ^ 2 + c2mr ^ 2) c2r = Sqr(c2ur ^ 2 + c2mr ^ 2) End If 'Ángulos de flujo en el difusor alfa4 = alfa2 + 3 Range("B50") = alfa4 alfa5 = 38 Range("B51") = alfa5 'Número de álabes del difusor rddif = D5 / D4 Zdifusor = 6.3 * ((rddif + 1) / (rddif - 1)) * Sin(alfa4 * 3.141592654 / 180) Range("B52") = Zdifusor 'Salto periférico en la etapa de compresión Yu = c2ur * u2 / 1000 'Despreciando las pérdidas por rozamiento del disco, se tiene que el salto entálpico interno es: Yi = Yu


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application yiescal ← Yi - Ys K01 ← 0.135 y0a1 ← K01 * (c1 ^ 2) / 2000 K12 ← 0.25

y1a2 ← K12 * (w1 ^ 2) / 2000

K45 ← 0.25

y4a5 ← K45 * ((c2r ^ 2) - (c5 ^ 2)) / 2000 h02 ← h01 + Yu h05 ← h02 T02 ← Temperatura(h02) - 273.15 Cp02 ← Cp(T02 + 273.15) T03 ← T02

k02 ← k(T02 + 273.15)

P02 ← ((P05ss) / ((1 - (y4a5 / (Cp02 * (T02 + 273.15)))) ^ ((k02) / (k02 - 1)))) P03 ← P02

T2 ← T02 - (c2 ^ 2) / (2000 * Cp02)

'Pérdidas internas en el escalonamiento de compresión yiescal = Yi - Ys 'Pérdidas en la succión 'K01 asumido entre 0,1 a 0,15 K01 = 0.135 y0a1 = K01 * (c1 ^ 2) / 2000 'Pérdidas en el rotor 'K12 asumido entre 0,2 a 0,25 K12 = 0.25 y1a2 = K12 * (w1 ^ 2) / 2000 'Pérdidas en el difusor 'K45 asumido como 0,25 K45 = 0.25 y4a5 = K45 * ((c2r) ^ 2 - (c5 ^ 2)) / 2000 'Entalpía total en el estado 2 h02 = h01 + Yu h05 = h02 Range("N18") = h02 'Temperatura en el estado 02 y cálculo de cp02 T02 = Temperatura(h02) - 273.15 Cp02 = Cp(T02 + 273.15) Range("M18") = T02 T03 = T02 'Relación de calores específicos a T02 k02 = k(T02 + 273.15) 'Presión total en el estado 2 P02 = ((P05ss) / ((1 - (y4a5 / (Cp02 * (T02 + 273.15)))) ^ ((k02) / (k02 - 1)))) P03 = P02 Range("O18") = P02 T2 = T02 - (c2 ^ 2) / (2000 * Cp02) Range("M15") = T2


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application T3 ← T2 T05 ← T02 T5 ← T05 - ((c5 ^ 2) / (2000 * Cp02)) h5 ← Entalpia(T5 + 273.15)

Dens5 ← P5 / (0.287 * (T5 + 273.15))

s002 ← EntropiaMolar(T02 + 273.15)

s02 ← EntropiaMolar(T2 + 273.15) P2 ← P02 / (Exp((s002 - s02) / 0.287))

P3 ← P2

Dens2 ← P2 / (0.287 * (T2 + 273.15))

Dens3 ← Dens2

h2 ← Entalpia(T2 + 273.15) h3 ← h2 s02s ← s01 + (0.287 * Log(P2 / P1)) T2s ← TemperaturaM(s02s) - 273.15 h2s ← Entalpia(T2s + 273.15)

T3 = T2 T05 = T02 'Temperatura en el estado 5 haciendo cp05 = cp02 T5 = T05 - ((c5 ^ 2) / (2000 * Cp02)) Range("M19") = T5 'Entalpía en el estado 5 h5 = Entalpia(T5 + 273.15) Range("N19") = h5 'Densidad en el estado 5 Dens5 = P5 / (0.287 * (T5 + 273.15)) 'Presión en el estado 2, salida del rotor s002 = EntropiaMolar(T02 + 273.15) s02 = EntropiaMolar(T2 + 273.15) P2 = P02 / (Exp((s002 - s02) / 0.287)) P3 = P2 Range("O15") = P2 'Densidad en el estado 2 Dens2 = P2 / (0.287 * (T2 + 273.15)) Dens3 = Dens2 'Entalpía en el estado 2 h2 = Entalpia(T2 + 273.15) Range("N15") = h2 h3 = h2 'Temperatura en el estado 2s s02s = s01 + (0.287 * Log(P2 / P1)) T2s = TemperaturaM(s02s) - 273.15 Range("M11") = T2s 'Entalpía en el estado 2s h2s = Entalpia(T2s + 273.15) Range("N11") = h2s


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application s05s ← s02 + (0.287 * Log(P5 / P2)) T5s ← TemperaturaM(s05s) - 273.15

h5s ← Entalpia(T5s + 273.15)

T05s ← T05 - T5 + T5s

h05s ← Entalpia(T05s + 273.15) T02s ← T02 - T5s + T5ss h02s ← Entalpia(T02s + 273.15) rprodete ← P2 / P1 rpdifusor ← P5 / P2 b1 ← ((Ma) / (3.141592654 * D1 * c1m * Dens1)) * 1000000 b2 ← ((Ma) / (3.141592654 * D2 * c2m * Dens2)) * 1000000

b4 ← b2 b5 ← b2

'Temperatura en el estado 5s s05s = s02 + (0.287 * Log(P5 / P2)) T5s = TemperaturaM(s05s) - 273.15 Range("M16") = T5s 'Entalpía en el estado 5s h5s = Entalpia(T5s + 273.15) Range("N16") = h5s 'Temperatura en el estado 05s, del diagrama h-s T05s = T05 - T5 + T5s Range("M17") = T05s 'Entalpía en el estado 05s h05s = Entalpia(T05s + 273.15) Range("N17") = h05s 'Temperatura en el estado 02s, del diagrama h-s T02s = T02 - T5s + T5ss Range("M14") = T05s 'Entalpía en el estado 02s h02s = Entalpia(T02s + 273.15) Range("N14") = h05s 'Relaciones de presión rprodete = P2 / P1 rpdifusor = P5 / P2 'Anchos del rodete y el difusor b1 = ((Ma) / (3.141592654 * D1 * c1m * Dens1)) * 1000000 Range("B36") = b1 b2 = ((Ma) / (3.141592654 * D2 * c2m * Dens2)) * 1000000 Range("B37") = b2 b4 = b2 Range("B47") = b4 b5 = b2 Range("B48") = b5


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application b6 ← 1.2 * b2 A1 ← 1000000 * Ma / (Dens1 * c1m)

Dc ← raíz((D1 ^ 2) - (4 * A1 / 3.141592654))

Lc ← 0.45 * D2

GR ← (h2 - h1) / (h05 - h01) Cpotencia ← Yu / (u2 ^ 2 / 2000) Ecompresor ← Ys / Yu Erodete ← (h2s - h1) / (h2 - h1) h4 ← h2 Edifusor ← (h5s - h4) / (h5 - h4)

Rmin ← ((D5 / 2) + b6) Si beta2 < 90 Entonces Rmax ← ((D5 / 2) + b6) + (0.5 * D5) Sino_Si beta2 = 90 Entonces

Rmax ← ((D5 / 2) + b6) + (0.3 * D5)

b6 = 1.2 * b2 Range("B49") = b6 'Diámetro del cubo A1 = 1000000 * Ma / (Dens1 * c1m) Dc = Sqr((D1 ^ 2) - (4 * A1 / 3.141592654)) Range("B53") = Dc 'Longitud del cubo Lc = 0.45 * D2 Range("B54") = Lc 'Grado de reacción GR = (h2 - h1) / (h05 - h01) 'Coeficiente de potencia Cpotencia = Yu / (u2 ^ 2 / 2000) 'Eficiencia de la etapa de compresión Ecompresor = Ys / Yu Range("M26") = Ecompresor 'Eficiencia del rodete Erodete = (h2s - h1) / (h2 - h1) Range("M27") = Erodete 'Eficiencia del difusor h4 = h2 Edifusor = (h5s - h4) / (h5 - h4) Range("M28") = Edifusor 'Diseño carcasa 'Radio mínimo de la voluta Rmin = ((D5 / 2) + b6) Range("B84") = Rmin 'Radio máximo de la voluta If beta2 < 90 Then Rmax = ((D5 / 2) + b6) + (0.5 * D5) ElseIf beta2 = 90 Then Rmax = ((D5 / 2) + b6) + (0.3 * D5)


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application Sino Rmax ← ((D5 / 2) + b6) + (0.62 * D5) Fin_Si

Kespiral ← 360 / (Log(Rmax / Rmin) / (Log(10)))

A01 ← (3.141592654 / 4) * ((Rmax - Rmin) ^ 2) Etotalc ← 0.8 Pac ← 1000 * (Ma * Ysc) / (Etotalc) Tc ← ((60 * Pac) / (2 * 3.141592654 * nc)) Ss ← 20

dprevioc ← 1000 * ((16 * Tc) / (3.141592654 * 1000000 * Ss)) ^ (1 / 3) L rodete_Rotor ← 1.6 * d2 MultiPage1.Visible ← Verdadero Fin_Si Fin

Else Rmax = ((D5 / 2) + b6) + (0.62 * D5) End If Range("B85") = Rmax 'Constante de la espiral logarítmica Kespiral = 360 / (Log(Rmax / Rmin) / (Log(10))) Range("B86") = Kespiral 'Área de salida de la carcasa A01 = (3.141592654 / 4) * ((Rmax - Rmin) ^ 2) Range("B26") = A01 'Diámetro previo de la sección del árbol que soporta el compresor 'Se toma la eficiencia total del compresor como: Etotalc = 0.8 'Potencia de accionamiento en Watt Pac = 1000 * (Ma * Ysc) / (Etotalc) 'Torque transmitido por el árbol Tc = ((60 * Pac) / (2 * 3.141592654 * nc)) 'Esfuerzo cortante máximo admisible para el árbol en MPa Ss = 20 'Diámetro previo en mm dprevioc = 1000 * ((16 * Tc) / (3.141592654 * 1000000 * Ss)) ^ (1 / 3) Range("B55") = dprevioc 'Distancia entre el rodete y el rotor Range("B81") = 1.6 * d2 'Para mostrar el formulario multipagina MultiPage1.Visible = True End If End Sub

DIAGRAMA DE FLUJO PARA LA ETAPA DE

EXPANSIÓN

El turbocompresor consta en su etapa de expansión de un rotor, un distribuidor de

entrada con álabes y una carcasa. En la figura 1 se muestran numeradas las

estaciones concernientes para esta etapa, la cual concuerda con los subíndices

empleados para cada variable del diagrama de flujo.

Figura 1. Numeración de las estaciones de la etapa de expansión, con base al

cual se define el diagrama de flujo.

La secuencia establecida en el siguiente diagrama de flujo (ver figura 2) sintetiza

en gran parte la metodología y las consideraciones expuestas en el capítulo 4

sobre el diseño de turbinas radiales, su ejecución permite el cálculo de los

parámetros geométricos y térmicos de la etapa de expansión del turbocompresor.

Figura 2. Diagrama de flujo para la etapa de expansión.

1

START

3


1

2 47


2

5

3 4


5

6


6

8

7


8

9


9

STOP

ALGORITMO DE CÁLCULO ETAPA DE

EXPANSIÓN

Tabla 1. Módulo base para determinar las características principales de la etapa de expansión.

Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application Programa: dimensionamiento geométrico de la etapa de expansión, y cálculo de los parámetros termodinámicos de los gases de combustión. Entorno: A01t, A1t, A2t, Act, T1t, P1, Dens1t, h1t, c1t, T2t, P2t, Dens2t, h2t, c2t, T5t, P5t, Dens5t, h5t, c5t, c4t, u4t, w4t, c4mt, c4ut, w4ut, alfa4t, beta4t, u5t, w5t, c5mt, beta5t , Yst, Yut, Yit, yiescalt, Eturb, Erot, Edist, Mgasest, Ns, CQt, CPt, Cpotenciat, GRt, rprotort, rpdistribuidort, RMezcla, Dseda, Rgasest son números corrientes Zrotort, Zdistribuidort son números reales, Comprobar, P1a son números variantes por defecto Función CpGases(Temperatura) es un número doble CpGases ← ((Range("I10")) * (0.40159441 + 0.00200673361 * Temperatura - 0.00000196595303 * Temperatura ^ 2 + 4.04211052E-10 * Temperatura ^ 3 + 1.46725948E-12 * Temperatura ^ 4 - 1.60209189E-15 * Temperatura ^ 5 + 5.22234075E-19 * Temperatura ^ 6)) + ((Range("I11")) * 1.8723) + ((Range("I12")) * (0.974232551 + 0.000873771816 * Temperatura - 0.00000449546695 * Temperatura ^ 2 + 1.08865491E-08 * Temperatura ^ 3 - 1.2707702E-11 * Temperatura ^ 4 + 7.3119086E-15 * Temperatura ^ 5 - 1.67626929E-18 * Temperatura ^ 6)) + ((Range("I13")) * (1.03595197 - 0.00123445832 * Temperatura + 0.00000387478218 * Temperatura ^ 2 - 3.75858913E-09 * Temperatura ^ 3 + 1.66098913E-13 * Temperatura ^ 4 + 1.80786113E-15 * Temperatura ^ 5 - 8.01644553E-19 * Temperatura ^ 6)) Fin_Función

Dim A01t As Currency, A1t As Currency, A2t As Currency, Act As Currency, T1t As Currency, P1 As Currency, Dens1t As Currency, h1t As Currency, c1t As Currency, T2t As Currency, P2t As Currency, Dens2t As Currency, h2t As Currency, c2t As Currency, T5t As Currency, P5t As Currency, Dens5t As Currency, h5t As Currency, c5t As Currency, c4t As Currency, u4t As Currency, w4t As Currency, c4mt As Currency, c4ut As Currency, w4ut As Currency, alfa4t As Currency, beta4t As Currency, u5t As Currency, w5t As Currency, c5mt As Currency, beta5t As Currency, Yst As Currency, Yut As Currency, Yit As Currency, yiescalt As Currency, Eturb As Currency, Erot As Currency, Edist As Currency, Mgasest As Currency, Ns As Currency, CQt As Currency, CPt As Currency, Cpotenciat As Currency, GRt As Currency, rprotort As Currency, rpdistribuidort As Currency, RMezcla As Currency, Dseda As Currency, Rgasest As Currency, Zrotort As Integer, Zdistribuidort As Integer, Comprobar, P1a 'Funciones empleadas en el algoritmo 'Determinación del Cp de la mezcla de gases Function CpGases(Temperatura) As Double CpGases = ((Range("I10")) * (0.40159441 + 0.00200673361 * Temperatura - 0.00000196595303 * Temperatura ^ 2 + 4.04211052E-10 * Temperatura ^ 3 + 1.46725948E-12 * Temperatura ^ 4 - 1.60209189E-15 * Temperatura ^ 5 + 5.22234075E-19 * Temperatura ^ 6)) + ((Range("I11")) * 1.8723) + ((Range("I12")) * (0.974232551 + 0.000873771816 * Temperatura - 0.00000449546695 * Temperatura ^ 2 + 1.08865491E-08 * Temperatura ^ 3 - 1.2707702E-11 * Temperatura ^ 4 + 7.3119086E-15 * Temperatura ^ 5 - 1.67626929E-18 * Temperatura ^ 6)) + ((Range("I13")) * (1.03595197 - 0.00123445832 * Temperatura + 0.00000387478218 * Temperatura ^ 2 - 3.75858913E-09 * Temperatura ^ 3 + 1.66098913E-13 * Temperatura ^ 4 + 1.80786113E-15 * Temperatura ^ 5 - 8.01644553E-19 * Temperatura ^ 6)) End Function


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application Función CvGases(Temperatura) es un número doble

CvGases ← ((Range("I10")) * (0.261451872 + 0.0014142937 * Temperatura + 0.000000851812201 * Temperatura ^ 2 - 6.34287315E-09 * Temperatura ^ 3 + 1.01056211E-11 * Temperatura ^ 4 - 7.24811086E-15 * Temperatura ^ 5 + 2.00279738E-18 * Temperatura ^ 6)) + ((Range("I11")) * 1.4108) + ((Range("I12")) * (0.613022582 + 0.00163480215 * Temperatura - 0.0000080525749 * Temperatura ^ 2 + 1.93800536E-08 * Temperatura ^ 3 - 2.37280698E-11 * Temperatura ^ 4 + 1.47203508E-14 * Temperatura ^ 5 - 3.69758594E-18 * Temperatura ^ 6)) + ((Range("I13")) * (0.738405784 - 0.000776528127 * Temperatura + 0.00000167568295 * Temperatura ^ 2 + 1.5690697E-09 * Temperatura ^ 3 - 6.72337629E-12 * Temperatura ^ 4 + 6.34087681E-15 * Temperatura ^ 5 - 1.99412167E-18 * Temperatura ^ 6)) Fin_Función Function EntalpiaGases(Temperatura) As Double

EntalpiaGases← (((Range("H10")) * (668.926417 + 19.4157845 * Temperatura + 0.0391518896 * Temperatura ^ 2 - 0.0000244313569 * Temperatura ^ 3 + 1.02363111E-08 * Temperatura ^ 4 - 2.55233288E-12 * Temperatura ^ 5 + 2.81992292E-16 * Temperatura ^ 6)) + ((Range("H11")) * (46.3367205 + 33.0749178 * Temperatura - 0.00197392347 * Temperatura ^ 2 + 0.00000732811558 * Temperatura ^ 3 - 3.09349789E-09 * Temperatura ^ 4 + 5.32995492E-13 * Temperatura ^ 5 - 2.95739048E-17 * Temperatura ^ 6)) + ((Range("H12")) * (-306.215486

'Determinación del Cv de la mezcla de gases Function CvGases(Temperatura) As Double CvGases = ((Range("I10")) * (0.261451872 + 0.0014142937 * Temperatura + 0.000000851812201 * Temperatura ^ 2 - 6.34287315E-09 * Temperatura ^ 3 + 1.01056211E-11 * Temperatura ^ 4 - 7.24811086E-15 * Temperatura ^ 5 + 2.00279738E-18 * Temperatura ^ 6)) + ((Range("I11")) * 1.4108) + ((Range("I12")) * (0.613022582 + 0.00163480215 * Temperatura - 0.0000080525749 * Temperatura ^ 2 + 1.93800536E-08 * Temperatura ^ 3 - 2.37280698E-11 * Temperatura ^ 4 + 1.47203508E-14 * Temperatura ^ 5 - 3.69758594E-18 * Temperatura ^ 6)) + ((Range("I13")) * (0.738405784 - 0.000776528127 * Temperatura + 0.00000167568295 * Temperatura ^ 2 + 1.5690697E-09 * Temperatura ^ 3 - 6.72337629E-12 * Temperatura ^ 4 + 6.34087681E-15 * Temperatura ^ 5 - 1.99412167E-18 * Temperatura ^ 6)) End Function 'Entalpía de la mezcla de gases en función de la temperatura Function EntalpiaGases(Temperatura) As Double EntalpiaGases = (((Range("H10")) * (668.926417 + 19.4157845 * Temperatura + 0.0391518896 * Temperatura ^ 2 - 0.0000244313569 * Temperatura ^ 3 + 1.02363111E-08 * Temperatura ^ 4 - 2.55233288E-12 * Temperatura ^ 5 + 2.81992292E-16 * Temperatura ^ 6)) + ((Range("H11")) * (46.3367205 + 33.0749178 * Temperatura - 0.00197392347 * Temperatura ^ 2 + 0.00000732811558 * Temperatura ^ 3 - 3.09349789E-09 * Temperatura ^ 4 + 5.32995492E-13 * Temperatura ^ 5 - 2.95739048E-17 * Temperatura ^ 6)) + ((Range("H12")) * (-306.215486 + 32.081102 * Temperatura - 0.0107053117 * Temperatura ^ 2 + 0.0000164775467 * Temperatura ^ 3 - 1.00328486E-08 * Temperatura ^ 4 + 2.96271784E-12 * Temperatura ^ 5 - 3.48825079E-16 * Temperatura ^ 6)) + ((Range("H13")) * (137.619799 + 28.7305687 * Temperatura - 0.00357186649 * Temperatura ^ 2 + 0.0000142690674 * Temperatura


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application + 32.081102 * Temperatura - 0.0107053117 * Temperatura ^ 2 + 0.0000164775467 * Temperatura ^ 3 - 1.00328486E-08 * Temperatura ^ 4 + 2.96271784E-12 * Temperatura ^ 5 - 3.48825079E-16 * Temperatura ^ 6)) + ((Range("H13")) * (137.619799 + 28.7305687 * Temperatura - 0.00357186649 * Temperatura ^ 2 + 0.0000142690674 * Temperatura ^ 3 - 1.20243491E-08 * Temperatura ^ 4 + 4.48280076E-12 * Temperatura ^ 5 - 6.35125599E-16 * Temperatura ^ 6))) / (Range("C2")) Fin_Función Inicio Leer rdt1, rvt1, alfa4t1 Si rdt1 ← "" o rvt1 ← "" o alfa4t1 ← "" Entonces **Las comillas ("") representan un espacio vacío Escribir "Falta por lo menos un parámetro de entrada" Sino_Si rdt1 ← No es un número o rvt1 ← No es un

número o alfa4t1 ← No es un número Entonces Escribir " Son valores numéricos los que debe introducir " Sino_Si rdt1 < 2 o rdt1 > 2.5 Entonces Escribir ("La relación de diámetros debe estar entre [2-2.5]") Sino_Si rvt1 < 0.75 o rvt1 > 0.85 Entonces Escribir ("La relación de velocidades debe estar entre [0.75-0.85]")

^ 3 - 1.20243491E-08 * Temperatura ^ 4 + 4.48280076E-12 * Temperatura ^ 5 - 6.35125599E-16 * Temperatura ^ 6))) / (Range("C2")) End Function Private Sub CALCULAR_Turbina_Click() Sheets("Mezcla").Activate If rdt1.Text = "" Or rvt1.Text = "" Or alfa4t1.Text = "" Then MsgBox ("Falta por lo menos un parámetro de entrada") ElseIf IsNumeric(rdt1.Text) = False Or IsNumeric(rvt1.Text) = False Or IsNumeric(alfa4t1.Text) = False Then MsgBox ("Son valores numericos los que debe introducir") 'Para la relación de diámetros ElseIf ((Val(rdt1.Text)) < 2) Or ((Val(rdt1.Text)) > 2.5) Then MsgBox ("La relación de diámetros debe estar entre [2-2.5]") 'Para la relación de velocidades ElseIf ((Val(rvt1.Text)) < 0.75) Or ((Val(rvt1.Text)) > 0.85) Then MsgBox ("La relación de velocidades debe estar entre [0.75-0.85]") 'Para el ángulo de entrada de la corriente de flujo alfa 4 ElseIf ((Val(alfa4t1.Text)) < 52) Or ((Val(alfa4t1.Text)) > 83) Then MsgBox ("Alfa 4 debe estar comprendido entre [52°-85°]") Else 'Diámetro exterior del rotor d4t = Range("B35") 'Relación de diámetros rdt = Val(rdt1.Text)



Sino_Si alfa4t1 < 52 o alfa4t1 > 83 Entonces Escribir "Alfa 4 debe estar comprendido entre [52°-85” Sino d4t ← Range("B35") rdt ← Val(rdt1.Text) D5t←d4t / rdt

d1t ← 1.65 * d4t

D2t ← 1.12 * d4t

D3t ← d4t + 0.5 Dct ← 0.4 * D5t r01t ← 0.75 * d1t r1t ← d1t / 2 Lct ← 0.4 * d4t u4t ← 3.141592654 * d4t * n / 60000

rvt ← Val(rvt1.Text)

c4ut ← rvt * u4t

'Otras dimensiones D5t = d4t / rdt Range("B61") = D5t d1t = 1.65 * d4t Range("B73") = d1t D2t = 1.12 * d4t Range("B72") = D2t D3t = d4t + 0.5 Range("B71") = D3t Dct = 0.4 * D5t Range("B78") = Dct r01t = 0.75 * d1t r1t = d1t / 2 n = Range("B29") 'Longitud del cubo Lct = 0.4 * d4t Range("B79") = Lct 'Velocidades u4t = 3.141592654 * d4t * n / 60000 rvt = Val(rvt1.Text) c4ut = rvt * u4t 'Número de alabes del rotor Zrotort = ((3.141592654 * d4t) / (2 * (1 - rvt) * (d4t - D5t))) Range("B69") = Zrotort 'Ángulo salida del distribuidor alfa4 alfa4t = Val(alfa4t1.Text) Range("B67") = alfa4t alfa2t = alfa4t Range("B76") = alfa2t alfat4 = alfa4t c4t = c4ut / Cos((90 - alfa4t) * 3.141592654 / 180) c4mt = Sqr(c4t ^ 2 - c4ut ^ 2)


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application Zrotort← ((3.141592654 * d4t) / (2 * (1 - rvt) * (d4t - D5t))) alfa4t ← Val(alfa4t1.Text)

c4t ← c4ut / Cos((90 - alfa4t) * 3.141592654 / 180) c4mt ← Sqr(c4t ^ 2 - c4ut ^ 2)

w4ut ← u4t - c4ut beta4t ← Atn(w4ut / c4mt) * (180 / 3.141592654)

w4t ← Sqr(c4mt ^ 2 + w4ut ^ 2) u5t ← 3.141592654 * D5t * n / 60000 c5mt ← c4mt

c5t ← c5mt beta5t ← Atn(u5t / c5t) * (180 / 3.141592654)

w5t ← Sqr(c5t ^ 2 + u5t ^ 2) alfa5t ← 0

A01t ← 1.2 * (r1t ^ 2) V ← Range("F13")

nmotor ← Range("F16") RMezcla ← Range("F2")

T1t ← Range("F15") + 273.15 Mgasest ← Range("F17") + Range("F18")

c1mt ← c4mt Comprobar ← veradero

P1a ← Range("O7") + 10 ' Inicio_Bucle_externo Inicio_Bucle_interno Mientras P1a >= Range("O7") + 10 P1a ←P1a + 1 Dens1t ← P1a / (RMezcla * (T1t))

w4ut = u4t - c4ut beta4t = Atn(w4ut / c4mt) * (180 / 3.141592654) Range("B68") = beta4t w4t = Sqr(c4mt ^ 2 + w4ut ^ 2) 'Salida del rotor u5t = 3.141592654 * D5t * n / 60000 c5mt = c4mt c5t = c5mt beta5t = Atn(u5t / c5t) * (180 / 3.141592654) Range("B66") = beta5t w5t = Sqr(c5t ^ 2 + u5t ^ 2) alfa5t = 0 Range("B65") = alfa5t 'Área de la sección de entrada a la voluta A01t = 1.2 * (r1t ^ 2) Range("B27") = A01t 'Parametros de entrada del motor V = Range("F13") nmotor = Range("F16") RMezcla = Range("F2") T1t = Range("F15") + 273.15 'Flujo masico de los gases de combustión [kg/s] Mgasest = Range("F17") + Range("F18") 'Ancho del distribuidor a la entrada c1mt = c4mt Comprobar = True: P1a = Range("O7") + 10 ' Inicializa variables. Do ' Bucle externo. Do While P1a >= Range("O7") + 10 ' Bucle interno. P1a = P1a + 1 ' Incrementa el contador. Dens1t = P1a / (RMezcla * (T1t))


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application Comprobar ← verdadero

b1t ← 1000000 * (Mgasest) / (3.141592654 * d1t * c1mt * Dens1t) Inicio_Bucle_externo Inicio_Bucle_interno Mientras b1t >← 1000000 * (Mgasest) / (3.141592654 * d1t * c1mt * Dens1t) b1t ← b1t + 0.2 b2t ← b1t b4t ← b1t c1t ← (V * nmotor * 3.141592654 / 60) / (A01t) * ((Sqr(A01t ^ 2 + (2 * 3.141592654 * r01t * b1t) ^ 2)) / (2 * 3.141592654 * r1t * b1t))

Zdistribuidort ← 12 v1t ← 1 / Dens1t A1t ← (3.141592654 * d1t * b1t) / Zdistribuidort Cp1t ← CpGases(T1t)

Cv1t ← CvGases(T1t) k1t ← Cp1t / Cv1t

A2t ← ((3.141592654 * d1t * b1t) / (Zdistribuidort * v1t)) * c1t * (Cos((90 - alfa4t) * 3.141592654 / 180) / c4ut) * (((P1a * v1t ^ k1t) / (RMezcla * (T1t + (1 / (2000 * Cp1t)) * (c1t ^ 2 - c4t ^ 2))))) ^ (1 / (k1t - 1))

Comprobar = True: b1t = 1000000 * (Mgasest) / (3.141592654 * d1t * c1mt * Dens1t) ' Inicializa variables. Do ' Bucle externo. Do While b1t >= 1000000 * (Mgasest) / (3.141592654 * d1t * c1mt * Dens1t) ' Bucle interno. b1t = b1t + 0.2 ' Incrementa el contador. Range("B75") = b1t b2t = b1t Range("B74") = b2t b4t = b1t Range("B64") = b4t 'Velocidad de Salida de los gases de combustión c1t = (V * nmotor * 3.141592654 / 60) / (A01t) * ((Sqr(A01t ^ 2 + (2 * 3.141592654 * r01t * b1t) ^ 2)) / (2 * 3.141592654 * r1t * b1t)) 'Número de álabes del distribuidor, siendo 12 el número óptimo Zdistribuidort = 12 Range("B77") = Zdistribuidort Zdistribuidort1 = Zdistribuidort v1t = 1 / Dens1t 'Área por canal a la entrada del distribuidor A1t = (3.141592654 * d1t * b1t) / Zdistribuidort 'Cálculo de Cp, Cv y K de la mezcla en T1 Cp1t = CpGases(T1t) Cv1t = CvGases(T1t) k1t = Cp1t / Cv1t 'Área por canal a la salida del distribuidor A2t = ((3.141592654 * d1t * b1t) / (Zdistribuidort * v1t)) * c1t * (Cos((90 - alfa4t) * 3.141592654 / 180) / c4ut) * (((P1a * v1t ^ k1t) / (RMezcla * (T1t + (1 / (2000 * Cp1t)) * (c1t ^ 2 - c4t ^ 2))))) ^ (1 / (k1t - 1))


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application Act ← ((c1t * 3.141592654 * d1t * b1t) / (Zdistribuidort)) * (2 / (k1t + 1)) ^ (1 / (1 - k1t)) * 1 / (Sqr(c1t ^ 2 + ((2 * k1t / (k1t + 1)) * 1000 * P1a * v1t))) v2t ← (((P1a * v1t ^ k1t) / (RMezcla * ((T1t) + (1 / (2000 * Cp1t)) * (c1t ^ 2 - c4t ^ 2))))) ^ (1 / (k1t - 1))

Dens2t ← 1 / v2t dens3t1 ← Dens2t

dens4t ← Dens2t b4t ← 1000000 * (Mgasest) / (3.141592654 * d4t * c4mt * Dens2t) Si (b1t <= b4t + 0.2) y (b1t >= b4t - 0.2) Entonces

Comprobar ← Falso Salir_Bucle_interno Fin_Si Salir_Bucle_externo h1t ← EntalpiaGases(T1t) h01t ← h1t + c1t ^ 2 / 2000 P01t ← P1a + Dens1t * c1t ^ 2 / 2000 h02t ← h01t

c2t ← c4t

'Área critica por canal a la salida del distribuidor Act = ((c1t * 3.141592654 * d1t * b1t) / (Zdistribuidort)) * (2 / (k1t + 1)) ^ (1 / (1 - k1t)) * 1 / (Sqr(c1t ^ 2 + ((2 * k1t / (k1t + 1)) * 1000 * P1a * v1t))) 'Volumen específico y densidad en 2 v2t = (((P1a * v1t ^ k1t) / (RMezcla * ((T1t) + (1 / (2000 * Cp1t)) * (c1t ^ 2 - c4t ^ 2))))) ^ (1 / (k1t - 1)) Dens2t = 1 / v2t dens3t1 = Dens2t dens4t = Dens2t b4t = 1000000 * (Mgasest) / (3.141592654 * d4t * c4mt * Dens2t) If (b1t <= b4t + 0.2) And (b1t >= b4t - 0.2) Then ' Si la condición es verdadera. Comprobar = False ' Establece el valor a False. Exit Do ' Sale del bucle interno. End If Loop Loop Until Comprobar = False ' Sale inmediatamente del bucle externo. 'Entalpía de la mezcla en el estado 1 h1t = EntalpiaGases(T1t) Range("N48") = h1t 'Entalpía total de la mezcla en el estado 1 h01t = h1t + c1t ^ 2 / 2000 Range("C12") = h01t 'Presión total de la mezcla en el estado 1 P01t = P1a + Dens1t * c1t ^ 2 / 2000 Range("O47") = P01t 'Entalpía total de la mezcla en el estado 2 h02t = h01t 'Entalpía total de la mezcla en el estado 1 c2t = c4


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application h2t ← h02t - c2t ^ 2 / 2000

Range("I6") ← h2t

SolverOk SetCell: ←"$A$9", MaxMinVal: ←3, ValueOf: ←"0", _

ByChange: ←"$H$6" SolverSolve UserFinish: ← verdadero T2t ← Range("H6") Dseda ← 1 - (0.63 * 3.141592654 / Zrotort)

Factordeincidencia ← Dseda


ByChange: ←"$B$12" SolverSolve UserFinish: ← verdadero T02t ← Range("B12") Yut ← c4ut * u4t / 1000

Yit ← Yut h05t ← h01t - Yut

Range("C15") ← h05t


ByChange: ←"$B$15" SolverSolve UserFinish: ← verdadero T05t ← Range("B15") Ecompresor ← Range("M26")

Eturbinat ← Ecompresor + 0.02

h2t = h02t - c2t ^ 2 / 2000 'Temperatura de la mezcla en el estado 2 Range("I6") = h2t SolverOk SetCell:="$A$9", MaxMinVal:=3, ValueOf:="0", _ ByChange:="$H$6" SolverSolve UserFinish:=True T2t = Range("H6") 'Factor de incidencia del ángulo de entrada de flujo al rotor Dseda = 1 - (0.63 * 3.141592654 / Zrotort) Factordeincidencia = Dseda 'Temperatura de la mezcla en el estado 02, T02=T01 SolverOk SetCell:="$A$12", MaxMinVal:=3, ValueOf:="0", _ ByChange:="$B$12" SolverSolve UserFinish:=True T02t = Range("B12") 'Salto periférico en la etapa de expansión Yut = c4ut * u4t / 1000 'Salto interno Yit = Yut 'Entalpía total de la mezcla en el estado 5 h05t = h01t - Yut 'Temperatura total de la mezcla en el estado 5 Range("C15") = h05t SolverOk SetCell:="$A$15", MaxMinVal:=3, ValueOf:="0", _ ByChange:="$B$15" SolverSolve UserFinish:=True T05t = Range("B15") 'La eficiencia del escalonamiento de expansión se toma 2% superior al del escalonamiento de compresión Ecompresor = Range("M26") Eturbinat = Ecompresor + 0.02 Range("M64") = Eturbina


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application Eturb ← Eturbinat Yst ← Yut / Eturbinat

yiescalt ← Yst - Yit h05sst ← h01t - Yst SolverOk SetCell: ←"$A$18", MaxMinVal: ←3, ValueOf: ←"0", _

ByChange: ←"$B$18" SolverSolve UserFinish: ←verdadero T05sst ← Range("B18") h5t = h05t - c5t ^ 2 / 2000 Range("C21") ← h5t SolverOk SetCell: ←"$A$21", MaxMinVal: ←3, ValueOf: ←"0", _

ByChange: ←"$B$21" SolverSolve UserFinish: ← verdadero T5t ← Range("B21")

T5sst ← T05sst - T05t + T5t

h5sst ← EntalpiaGases(T5sst)

Cp5sst ← CpGases(T5sst) Cv5sst ← CvGases(T5sst) k5sst ← Cp5sst / Cv5sst

Eturb = Eturbinat 'Salto adiabático e isoentrópico total del escalonamiento de expansión Yst = Yut / Eturbinat 'Perdidas internas en la turbina yiescalt = Yst - Yit 'Entalpía en el estado 05ss h05sst = h01t - Yst 'Temperatura de la mezcla en el estado 05ss Range("C18") = h05sst SolverOk SetCell:="$A$18", MaxMinVal:=3, ValueOf:="0", _ ByChange:="$B$18" SolverSolve UserFinish:=True T05sst = Range("B18") 'Entalpía de la mezcla en el estado 5 h5t = h05t - c5t ^ 2 / 2000 'Temperatura de la mezcla en el estado 5 Range("C21") = h5t SolverOk SetCell:="$A$21", MaxMinVal:=3, ValueOf:="0", _ ByChange:="$B$21" SolverSolve UserFinish:=True T5t = Range("B21") 'Temperatura en el estado 5ss (ver diagrama h-s) T5sst = T05sst - T05t + T5t Range("M51") = T5sst - 273.15 'Entalpía de la mezcla en el estado 5ss h5sst = EntalpiaGases(T5sst) Range("N51") = h5sst 'Cálculo de Cp, Cv y K de la mezcla en T5ss Cp5sst = CpGases(T5sst) Cv5sst = CvGases(T5sst) k5sst = Cp5sst / Cv5sst


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application kt ← ((1 * k1t) / 2) + ((1 * k5sst) / 2) rpt ← (T1t / T5sst) ^ (kt / (kt - 1)) Si (P1a <= (Range("O7") * rpt) + 1) y (P1a >= (Range("O7") * rpt) - 1) Entonces Comprobar ← Falso Salir_Bucle_interno Fin_Si Salir_Bucle_externo Si A2t < A1t y A2t > Act Entonces P1 ← P1a

P5t ← P1 / rpt P2t ← Dens2t * (RMezcla * (T2t)) rpdistribuidort ← P1 / P2t rprotort ← P2t / P5t Cp2t ← CpGases(T2t) Cv2t ← CvGases(T2t)

k2t ← Cp2t / Cv2t kt2 ← ((Cp1t + Cp2t) / 2) / ((Cv1t + Cv2t) / 2) T2st ← T1t * (P2t / P1) ^ ((k1t - 1) / k1t)

'Relacion de expansion Total kt = ((1 * k1t) / 2) + ((1 * k5sst) / 2) rpt = (T1t / T5sst) ^ (kt / (kt - 1)) If (P1a <= (Range("O7") * rpt) + 1) And (P1a >= (Range("O7") * rpt) - 1) Then ' Si la condición es verdadera. Comprobar = False ' Establece el valor a False. Exit Do ' Sale del bucle interno. End If Loop Loop Until Comprobar = False ' Sale inmediatamente del bucle externo. If A2t < A1t And A2t > Act Then P1 = P1a Range("O48") = P1 P5t = P1 / rpt Range("O56") = P5t 'Presión en el estado 2 P2t = Dens2t * (RMezcla * (T2t)) Range("O53") = P2t 'Relación de expansion en el distribuidor rpdistribuidort = P1 / P2t 'Relación de expansion en el rotor rprotort = P2t / P5t 'Cálculo de Cp, Cv y K de la mezcla en T2 Cp2t = CpGases(T2t) Cv2t = CvGases(T2t) k2t = Cp2t / Cv2t 'Temperatura de la mezcla en el estado 2s kt2 = ((Cp1t + Cp2t) / 2) / ((Cv1t + Cv2t) / 2) T2st = T1t * (P2t / P1) ^ ((k1t - 1) / k1t) Range("M49") = T2st - 273.15


Pseudocódigo Lenguaje Visual Basic Application h2st ← EntalpiaGases(T2st) Cp5t ← CpGases(T5t)

Cv5t ← CvGases(T5t)

k5t ← Cp5t / Cv5t

kt3 ← ((Cp2t + Cp5t) / 2) / ((Cv2t + Cv5t) / 2) T5st ← T2t * (P5t / P2t) ^ ((k2t - 1) / k2t) h5st ← EntalpiaGases(T5st) T05st ← T05t - T5t + T5st h05st ← EntalpiaGases(T05st) Dens5t ← P5t / (RMezcla * (T5t))

b5t ← 1000000 * (Mgasest) / (3.141592654 * D5t * c5mt * Dens5t) Rgasest ← Range("F2") P05t ← P5t + Dens5t * c5t ^ 2 / 2000

P02t ← P2t + Dens2t * c2t ^ 2 / 2000

'Entalpía de la mezcla en el estado 2s h2st = EntalpiaGases(T2st) Range("N49") = h2st 'Cálculo de Cp, Cv y K de la mezcla en T5 Cp5t = CpGases(T5t) Cv5t = CvGases(T5t) k5t = Cp5t / Cv5t 'Temperatura de la mezcla en el estado T5s kt3 = ((Cp2t + Cp5t) / 2) / ((Cv2t + Cv5t) / 2) T5st = T2t * (P5t / P2t) ^ ((k2t - 1) / k2t) Range("M55") = T5st - 273.15 'Entalpía de la mezcla en el estado 5s h5st = EntalpiaGases(T5st) Range("N55") = h5st 'Temperatura en el estado 05s (ver diagrama h-s) T05st = T05t - T5t + T5st Range("M54") = T05st - 273.15 'Entalpía de la mezcla en el estado 05s h05st = EntalpiaGases(T05st) Range("N54") = h05st 'Densidad de la mezcla en el estado 5 Dens5t = P5t / (RMezcla * (T5t)) b5t = 1000000 * (Mgasest) / (3.141592654 * D5t * c5mt * Dens5t) Range("B63") = b5t 'Constante de los gases de escape Rgasest = Range("F2") 'Presión total en el estado 5 P05t = P5t + Dens5t * c5t ^ 2 / 2000 Range("O57") = P05t 'Presión total en el estado 2 P02t = P2t + Dens2t * c2t ^ 2 / 2000 Range("O52") = P02t



CQt ← (4 * Mgasest / Dens5t) / (3.141592654 * ((d4t / 1000) ^ 2) * u4t) CPt ← Yst / (u4t ^ 2 / 2000)

Cpotenciat ← Yut / (u4t ^ 2 / 2000)

h4t ← h2t

GRt ← (h4t - h5t) / (h01t - h05t) Ns ← (n / 60) * ((Mgasest / dens4t) ^ (1 / 2)) * ((Yst * 1000) ^ (-3 / 4))

Erotort ← (h4t - h5t) / (h4t - h5st)

Edistribuidort ← (h1t - h2t) / (h1t - h2st) Sino Escribir ("Debe reasumir Alfa 4") Fin_Si Rmint ← r1t

Rmaxt ← d1t

Kespiralt ← 360 / (Log(Rmaxt / Rmint) / (Log(10)))

'Coeficiente de Caudal CQt = (4 * Mgasest / Dens5t) / (3.141592654 * ((d4t / 1000) ^ 2) * u4t) 'Coeficiente de Presión CPt = Yst / (u4t ^ 2 / 2000) 'Coeficiente de Potencia Cpotenciat = Yut / (u4t ^ 2 / 2000) 'Grado de reacción h4t = h2t GRt = (h4t - h5t) / (h01t - h05t) 'Número específico de revoluciones del escalonamiento Ns = (n / 60) * ((Mgasest / dens4t) ^ (1 / 2)) * ((Yst * 1000) ^ (-3 / 4)) 'Eficiencia del rotor Erotort = (h4t - h5t) / (h4t - h5st) Range("M65") = Erotort 'Eficiencia del Distribuidor Edistribuidort = (h1t - h2t) / (h1t - h2st) Range("M66") = Edistribuidort Else MsgBox ("Debe reasumir Alfa 4") End If 'Diseño carcasa 'Radio mínimo de la voluta Rmint = r1t Range("B130") = Rmint 'Radio máximo de la voluta Rmaxt = d1t Range("B131") = Rmaxt 'Constante de la espiral logarítmica Kespiralt = 360 / (Log(Rmaxt / Rmint) / (Log(10))) Range("B132") = Kespiralt 'Diámetro previo de la sección del árbol que soporta la turbina 'Se toma la eficiencia total de la turbina como:



Etotalt ← 0.8

Pat ← 1000 * Mgasest * Yst * Etotalt Tt ← ((60 * Pat) / (2 * 3.141592654 * n)) Ss ←20 dpreviot ← 1000 * ((16 * Tt) / (3.141592654 * 1000000 * Ss)) ^ (1 / 3) MultiPage1.Visible ← Verdadero Fin_Si Fin

Etotalt = 0.8 'Potencia de accionamiento en Watt Pat = 1000 * Mgasest * Yst * Etotalt 'Torque transmitido por el árbol Tt = ((60 * Pat) / (2 * 3.141592654 * n)) Range("B30") = Tt 'Esfuerzo cortante máximo admisible para el árbol en MPa Ss = 20 'Diámetro previo en mm dpreviot = 1000 * ((16 * Tt) / (3.141592654 * 1000000 * Ss)) ^ (1 / 3) Range("B80") = dpreviot 'Para mostrar el formulario multipágina MultiPage1.Visible = True End If End Sub

Interfaz de programación entre Microsoft®

Office Excel® y SolidWorks®

Rodete

Sub Prototipo_Rodete_Compresor()

'Se exportan en este módulo las dimensiones obtenidas del rodete del compresor

con su prototipo en SolidWorks

Dim swApp As Object

Dim Part As Object

Dim boolstatus As Boolean

Dim longstatus As Long, longwarnings As Long

Set swApp = GetObject(, "SldWorks.Application.21")

Set Part =

swApp.OpenDoc6("C:\Users\Estudiante\Desktop\Turbocompresor\Etapa de

Compresión\Rodete Compresor.SLDPRT", 1, 0, "", longstatus, longwarnings

Dim myDimension As Object

'Longitud del cubo (Lc)

Set myDimension = Part.Parameter("D1@Croquis1_Compresor")

myDimension.SystemValue = Excel.Range("B35") / 1000

'Diámetro del cubo (Dc)



'Radio interno (R1=D1/2)

Set myDimension = Part.Parameter("D1@Perfil Vertical Compresor")


'Diámetro externo (D2)



'Diámetro del árbol



'Ancho del álabe a la salida (b2)

Set myDimension = Part.Parameter("D2@Perfil Horizontal Compresor")


'Número de álabes

Set myDimension = Part.Parameter("D1@MatrizC1_Compresor")

myDimension.SystemValue = Excel.Range("B23")

'Ángulo de flujo a la entrada (Beta1)

Set myDimension = Part.Parameter("D1@Guia3_Compresor")

myDimension.SystemValue = Excel.Range("B20") * 3.141592654 / 180

'Ángulo de flujo a la salida (Beta2)

Set myDimension = Part.Parameter("D2@Guia3_Compresor")


boolstatus = Part.EditRebuild3()

boolstatus = Part.ForceRebuild3(True)

Part.ShowNamedView2 "*Isométrica", 7

Part.ViewZoomtofit2

Set Part =


Compresión\Rodete Compresor.SLDDRW", 3, 0, "", longstatus, longwarnings)

End Sub

Difusor

Sub Prototipo_Difusor_con_álabes()

'Se exportan en este módulo las dimensiones obtenidas del difusor con su

prototipo en SolidWorks

Dim swApp As Object

Dim Part As Object




Set Part =


Compresión\Difusor con Álabes.SLDPRT", 1, 0, "", longstatus, longwarnings)


'Diámetro exterior (D5)

Set myDimension = Part.Parameter("D1@Croquis1_Difusor")


'Diámetro de la raíz del álabe (D4)



'Ángulo de flujo a la salida (alfa5)



'Ángulo de referencia


myDimension.SystemValue = (Excel.Range("B31") + Excel.Range("B32")) *

3.141592654 / 180

'Ángulo de flujo a la entrada (alfa4)



'Ancho del álabe (b5)

Set myDimension = Part.Parameter("D1@Saliente-Extruir2_Difusor")


'Altura del álabe a la salida (b6)

Set myDimension = Part.Parameter("D1@Saliente-Extruir3_Difusor")


'Número de álabes

Set myDimension = Part.Parameter("D1@MatrizC1_Difusor")

myDimension.SystemValue = Excel.Range("B33")

'Diámetro interior (D3)



'Diámetro soporte


myDimension.SystemValue = (Excel.Range("B27") + (2 * Excel.Range("B30")) + 8)

/ 1000







Part.ViewZoomtofit2

Set Part =


Compresión\Difusor con Álabes.SLDDRW", 3, 0, "", longstatus, longwarnings)

End Sub

Carcasa compresor

Sub Prototipo_Carcasa_Compresor()

'Se exportan en este módulo las dimensiones obtenidas de la carcasa del

Compresor con su prototipo en SolidWorks

Dim swApp As Object

Dim Part As Object




Set Part =


Compresión\Carcasa Compresor.SLDPRT", 1, 0, "", longstatus, longwarnings)


'Escalar el modelo original

Set Part = swApp.ActiveDoc

Dim myFeature As Object

Escala = ((Excel.Range("B27") + (2 * Excel.Range("B30"))) / 200)

Set myFeature = Part.FeatureManager.InsertScale(0, True, Escala, Escala,

Escala)

'Ubicación del plano 4

Set myDimension = Part.Parameter("D1@Plano4_Carcasa_Compresor")

myDimension.SystemValue = ((((Excel.Range("B29")) / 2) + 4) / 1000) / Escala


'Extrusión

Set myDimension = Part.Parameter("D2@Saliente-Extruir3_Carcasa_Compresor")

myDimension.SystemValue = ((((Excel.Range("B29")) / 2) + 4) / 1000) / Escala

'Sección para que encaje el difusor de 5 mm

Set myDimension = Part.Parameter("D2@Croquis7_Carcasa_Compresor")

myDimension.SystemValue = (5 / 1000) / Escala

'Sección para que entre el difusor


myDimension.SystemValue = ((Excel.Range("B27") + (2 * Excel.Range("B30")) +

1) / 1000) / Escala

'Ancho para el difusor de 6 mm



'Sección 1 para que entre el rodete


myDimension.SystemValue = ((Excel.Range("B15") + 8) / 1000) / Escala

'Sección 2 para que entre el rodete


myDimension.SystemValue = ((Excel.Range("B16") + 8) / 1000) / Escala

'Longitud para que encaje el cubo


myDimension.SystemValue = (Excel.Range("B35") / 1000) / Escala

'Ancho de corte generado


myDimension.SystemValue = ((((Excel.Range("B29"))) + 1) / 1000) / Escala

'Referencia 1 (10 mm)












Part.ViewZoomtofit2

Set Part =


Compresión\Carcasa Compresor.SLDDRW", 3, 0, "", longstatus, longwarnings)

End Sub

Rotor

Sub Prototipo_Rotor_Turbina()

'Se exportan en este módulo las dimensiones obtenidas del rotor de la turbina con

su prototipo en SolidWorks

Dim swApp As Object

Dim Part As Object




Set Part =


Expansión\Rotor Turbina.SLDPRT", 1, 0, "", longstatus, longwarnings)


'Longitud del cubo (Lc)

Set myDimension = Part.Parameter("D1@Croquis1_Turbina")

myDimension.SystemValue = Excel.Range("D33") / 1000

'Diámetro del cubo (Dc)



'Radio interno (r5=d5/2)

Set myDimension = Part.Parameter("D1@Perfil Vertical Turbina")


'Diámetro externo (d4)






'Ancho del álabe a la entrada (b4)

Set myDimension = Part.Parameter("D2@Perfil Horizontal Turbina")


'Número de álabes

Set myDimension = Part.Parameter("D1@MatrizC1_Turbina")

myDimension.SystemValue = Excel.Range("D23")

'Ángulo de flujo a la entrada (Beta4)

Set myDimension = Part.Parameter("D2@Guia3_Turbina")

myDimension.SystemValue = Excel.Range("D22") * 3.141592654 / 180

'Ángulo de flujo a la salida (Beta5)

Set myDimension = Part.Parameter("D1@Guia3_Turbina")





Part.ViewZoomtofit2

Set Part =


Expansión\Rotor Turbina.SLDDRW", 3, 0, "", longstatus, longwarnings)

End Sub

Distribuidor de entrada

Sub Prototipo_Distribuidor_de_entrada()

'Se exportan en este módulo las dimensiones obtenidas del distribuidor con su

prototipo en SolidWorks

Dim swApp As Object

Dim Part As Object




Set Part =


Expansión\Distribuidor de entrada.SLDPRT", 1, 0, "", longstatus, longwarnings)


'Diámetro exterior (d1)

Set myDimension = Part.Parameter("D1@Croquis1_Distribuidor")


'Diámetro de la raíz del álabe (d2)



'Ángulo de flujo a la salida (alfa2)



'Ancho del álabe (b1)

Set myDimension = Part.Parameter("D1@Saliente-Extruir2_Distribuidor")


'Número de álabes

Set myDimension = Part.Parameter("D1@MatrizC1_Distribuidor")

myDimension.SystemValue = Excel.Range("D31")

'Diámetro interior (d3)









Part.ViewZoomtofit2

Set Part =


Expansión\Distribuidor de entrada.SLDDRW", 3, 0, "", longstatus, longwarnings)

End Sub

Carcasa turbina

Sub Prototipo_Carcasa_Turbina()

'Se exportan en este módulo las dimensiones obtenidas de la carcasa de la

Turbina con su prototipo en SolidWorks

Dim swApp As Object

Dim Part As Object




Set Part =


Expansión\Carcasa Turbina.SLDPRT", 1, 0, "", longstatus, longwarnings)


'Escalar el modelo original

Dim myFeature As Object

Escala = ((Excel.Range("D27")) / 200)

Set myFeature = Part.FeatureManager.InsertScale(0, True, Escala, Escala,

Escala)

'Ubicación del plano 5

Set myDimension = Part.Parameter("D1@Plano5_Carcasa_Turbina")

myDimension.SystemValue = (((Excel.Range("D29")) / 2) + 4) / 1000 / Escala


'Extrusión

Set myDimension = Part.Parameter("D2@Saliente-Extruir3_Carcasa_Turbina")

myDimension.SystemValue = (((Excel.Range("D29")) / 2) + 4) / 1000 / Escala

'Sección para que encaje el distribuidor de 5 mm

Set myDimension = Part.Parameter("D2@Croquis9_Carcasa_Turbina")


'Sección para que entre el distribuidor


myDimension.SystemValue = (Excel.Range("D27") + 1) / 1000 / Escala

'Ancho para el distribuidor de 6 mm



'Sección 1 para que entre el rotor



'Sección 2 para que entre el rotor



'Longitud para que encaje el cubo


myDimension.SystemValue = Excel.Range("D33") / 1000 / Escala

'Ancho de corte generado


myDimension.SystemValue = (((Excel.Range("D29"))) + 1) / 1000 / Escala



















Part.ViewZoomtofit2

Set Part =


Expansión\Carcasa Turbina.SLDDRW", 3, 0, "", longstatus, longwarnings)

End Sub

Árbol turbocompresor

Sub Árbol()

' Árbol Macro

'Se exportan en este módulo las dimensiones obtenidas para el árbol del

turbocompresor a su prototipo en SolidWorks

Dim swApp As Object

Dim Part As Object



Dec = Range("B36")

Det = Range("D34")

If Dec >= Det Then

Descalon = Dec + 6

Else

Descalon = Det + 6

End If


Set Part =

swApp.OpenDoc6("C:\Users\Estudiante\Desktop\Turbocompresor\Árbol\Árbol

Turbocompresor.SLDPRT", 1, 0, "", longstatus, longwarnings)


'Longitud entre rodete y rotor Set myDimension =

Part.Parameter("D1@Croquis1_Arbol")


'Longitud extremo compresor

Set myDimension = Part.Parameter("D4@Croquis1_Arbol")

myDimension.SystemValue = (Excel.Range("B35") + 15) / 1000

'Longitud extremo turbina


myDimension.SystemValue = (Excel.Range("D33") + 15) / 1000

'Diámetro del extremo del árbol que sostiene el compresor



'Diámetro del extremo del árbol que sostiene la turbina



'Diámetro del escalón restante


myDimension.SystemValue = Descalon / 1000




Part.ViewZoomtofit2

Set Part =

swApp.OpenDoc6("C:\Users\Estudiante\Desktop\Turbocompresor\Árbol\Árbol

Turbocompresor.SLDDRW", 3, 0, "", longstatus, longwarnings)

End Sub

Resultados aplicación

Figura 1. Características del motor a turboalimentar.

Figura 2. Características para dimensionar la etapa de compresión.

Figura 3. Parámetros termodinámicos en la etapa de compresión.

Figura 4. Triángulos de velocidad en la admisión y descarga del rodete.

Figura 5. Potencias, pérdidas y eficiencias en la etapa de compresión.

Figura 6. Dimensiones rodete y difusor.

Figura 7. Dimensiones carcasa etapa de compresión.

Figura 8. Diagrama h-s etapa de compresión.

Figura 9. Características para dimensionar la etapa de expansión.

Figura 10. Parámetros termodinámicos en la etapa de expansión.

Figura 11. Triángulos de velocidad en la admisión y descarga del rotor.

Figura 12. Potencias, pérdidas y eficiencias en la etapa de expansión.

Figura 13. Dimensiones rotor y distribuidor.

Figura 14. Dimensiones carcasa etapa de expansión.

Figura 15. Diagrama h-s etapa de expansión.

AA

SECCIÓN A-A ESCALA 1 : 2 A. aluminio 7075-T6

Carcasa Compresor

PESO:

A3

HOJA 1 DE 1ESCALA:1:1

N.º DE DIBUJO

TÍTULO:

REVISIÓNNO CAMBIE LA ESCALA

MATERIAL:

FECHAFIRMANOMBRE

REBARBAR Y ROMPER ARISTAS VIVAS

ACABADO:SI NO SE INDICA LO CONTRARIO:LAS COTAS SE EXPRESAN EN MMACABADO SUPERFICIAL:TOLERANCIAS: LINEAL: ANGULAR:

CALID.

FABR.

APROB.

VERIF.

DIBUJ.

AA

SECCIÓN A-A ESCALA 1 : 2 Acero aleado 1.5810

Carcasa Turbina

PESO:

A3


N.º DE DIBUJO

TÍTULO:


MATERIAL:

FECHAFIRMANOMBRE



CALID.

FABR.

APROB.

VERIF.

DIBUJ.

2

76,96

133,90

5,6

0

R64,45 R66,45

7,01

84,11

10,67

3

3

A. aluminio 7075-T6

Difusor con Álabes

PESO:

A3


N.º DE DIBUJO

TÍTULO:


MATERIAL:

FECHAFIRMANOMBRE



CALID.

FABR.

APROB.

VERIF.

DIBUJ.

R63,08

8,30

R2

70°

85,64

10,46 6

3

3

Acero aleado 1.5810

Distribuidor de entrada

PESO:

A3


N.º DE DIBUJO

TÍTULO:


MATERIAL:

FECHAFIRMANOMBRE



CALID.

FABR.

APROB.

VERIF.

DIBUJ.

76,46

20,25

7,01

47,55

2

4,6

5

34,41

3

5

A. aluminio 7075-T6

Rodete Compresor

PESO:

A3


N.º DE DIBUJO

TÍTULO:


MATERIAL:

FECHAFIRMANOMBRE



CALID.

FABR.

APROB.

VERIF.

DIBUJ.

76,46 13,90

8,30 54

2

10,

46

30,59

3

5

Acero aleado 1.5810

Rotor Turbina

PESO:

A3


N.º DE DIBUJO

TÍTULO:


MATERIAL:

FECHAFIRMANOMBRE



CALID.

FABR.

APROB.

VERIF.

DIBUJ.

20,30

14,30 7,01 8,30

49,41 45,59

10

217,34

122,34

Acero AISI 4340

Árbol Turbocompresor

PESO:

A3


N.º DE DIBUJO

TÍTULO:


MATERIAL:

FECHAFIRMANOMBRE



CALID.

FABR.

APROB.

VERIF.

DIBUJ.

Combustible CXHY Mproductos PCI [kJ/kg] AC R [kJ/kg.K]

X 12 28,71763154 43200 20,9744 0,28952

Y 26

a0 a1 a2 a3 a4 a5 a6 T2 [K] h2 [kJ/kg]

-155,4923216 30,81906063 -0,004816474 1,16546E-05 -7,57818E-09 2,29635E-12 -2,74874E-16 665,626179 712,110

Función

2,47348E-07 Gas Fracción molar Fracción masa

CO2 0,09242 0,14164

Función T02=T01 [K] h01=h02 [kJ/kg] WMáx. motor 162,0 H20 0,10013 0,06281

2,42646E-07 706,3595502 759,160 Exceso de aire 0,40 N2 0,75045 0,73204

Cilindrada 12000,0 O2 0,05700 0,06351

Función T05 [K] h05 [kJ/kg] Efic. mel motor 0,38 Σ 1,00000 1,00000

2,2578E-07 615,8546492 655,290 Tescape [°C] 406,5

nmotor 1000,0

Función T05ss [K] h05ss [kJ/kg] Maire [kg/s] 0,20698

2,20396E-07 599,9255377 637,260 Mcomb [kg/s] 0,00987

Función T5 [K] h5 [kJ/kg]

2,24223E-07 610,9936894 649,780

Tatm [°C] 25

Yscomp [kJ/kg] 49,180 Patm [kPa] 101,325

Ysturb [kJ/kg] 119,180

A01c [mm^2] 2583,01

A01t [mm^2] 4775,32

nTurbocompresor 90000,0000

Torque 2,2443

MOTOR

Etapa de Compresión

DIMENSIONES

Condiciones

locales

Rodete

D1 [mm] 47,55

D2 [mm] 76,46

b1 [mm] 9,73

b2 [mm] 4,67

α1 [°] 90,00

β1 [°] 30,00

α2 [°] 34,02β2 [°] 37,49

Zrodete 15

Difusor

D3 [mm] 76,96

D4 [mm] 84,11

D5 [mm] 114,70

b4 [mm] 4,67

b5 [mm] 4,67

b6 [mm] 5,60

α4 [°] 37,02

α5 [°] 38,00

Zdifusor [-] 25

Dc [mm] 20,25

Lc [mm] 34,41De [mm] 7,01

Rotor

d5 [mm] 34,76

d4 [mm] 76,46

b5 [mm] 33,21

b4 [mm] 10,46

Etapa de Expansión

DIMENSIONES

α5 [°] 0,00

β5 [°] 57,36

α4 [°] 70,00

β4 [°] 34,48Zrotor [-] 14

Distribuidor

d3 [mm] 76,96

d2 [mm] 85,64

d1 [mm] 126,17

b2 [mm] 10,46

b1 [mm] 10,46

α2 [°] 70,00Zdistribuidor [-] 12

dc [mm] 13,90

Lc [mm] 30,59

de [mm] 8,30

Longitud [mm] 122,34

r0=RMín [mm] 62,9504 θMáx [°] 360

RMáx [mm] 120,2984 θMín [°] 0

k [°] 1279,9498

Theta (θ) [°] rθ [mm] x [mm] Y [mm]

0 62,95 0,00 -62,95

10 64,09 -11,13 -63,12

20 65,26 -22,32 -61,32

30 66,44 -33,22 -57,54

40 67,65 -43,48 -51,82

50 68,88 -52,76 -44,27

Carcasa Compresor

Corrdenadas Polares Coordenadas cartesianas

60 70,13 -60,73 -35,06

70 71,40 -67,09 -24,42

80 72,69 -71,59 -12,62

90 74,01 -74,01 0,00

100 75,36 -74,21 13,09

110 76,73 -72,10 26,24

120 78,12 -67,65 39,06

130 79,54 -60,93 51,12

140 80,98 -52,05 62,03

150 82,45 -41,23 71,40

160 83,95 -28,71 78,88

170 85,47 -14,84 84,17

180 87,02 0,00 87,02

190 88,60 15,39 87,26

200 90,21 30,85 84,77

210 91,85 45,92 79,54

220 93,51 60,11 71,64

230 95,21 72,94 61,20

240 96,94 83,95 48,47

250 98,70 92,75 33,76

260 100,49 98,97 17,45

270 102,32 102,32 0,00

280 104,17 102,59 -18,09

290 106,06 99,67 -36,28

300 107,99 93,52 -53,99

310 109,95 84,23 -70,67

320 111,95 71,96 -85,76

330 113,98 56,99 -98,71

340 116,05 39,69 -109,05

350 118,15 20,52 -116,36

360 120,30 0,00 -120,30

r0=RMín [mm] 63,0827 θMáx [°] 360

RMáx [mm] 126,1655 θMín [°] 0

k [°] 1195,8941

Gamma (γ) [°] rγ [mm] x [mm] Y [mm]

0 63,08 0,00 63,08

10 64,31 11,17 63,33

20 65,56 22,42 61,61

30 66,83 33,42 57,88

40 68,13 43,80 52,19

50 69,46 53,21 44,65

60 70,81 61,32 35,40

70 72,18 67,83 24,69

80 73,59 72,47 12,78

90 75,02 75,02 0,00

100 76,48 75,31 -13,28

110 77,96 73,26 -26,67

120 79,48 68,83 -39,74

130 81,02 62,07 -52,08

140 82,60 53,09 -63,27

150 84,21 42,10 -72,92

160 85,84 29,36 -80,67

170 87,51 15,20 -86,18

180 89,21 0,00 -89,21

190 90,95 -15,79 -89,57

200 92,71 -31,71 -87,12

210 94,52 -47,26 -81,85

220 96,35 -61,94 -73,81

230 98,23 -75,25 -63,14

240 100,14 -86,72 -50,07

Carcasa Turbina

Corrdenadas Polares Coordenadas cartesianas

250 102,08 -95,93 -34,91

260 104,07 -102,49 -18,07

270 106,09 -106,09 0,00

280 108,15 -106,51 18,78

290 110,26 -103,61 37,71

300 112,40 -97,34 56,20

310 114,59 -87,78 73,65

320 116,81 -75,09 89,48

330 119,08 -59,54 103,13

340 121,40 -41,52 114,08

350 123,76 -21,49 121,88

360 126,17 0,00 126,17

Estado Temperatura [°C] Entalpia [kJ/kg] Presión [kPa]

0r 25,000 298,340 101,325

1s 16,490 289,800 91,560

1r 16,660 289,970 91,560

01r 25,000 298,340 100,770

2s, 3s, 4s 50,886 324,345 135,325

5ss 64,078 337,623 155,650

05ss 73,894 347,513 172,143

02s, 03s, 04s 80,550 354,223 177,230

2r, 3r, 4r 57,334 330,833 135,325

5s 70,782 344,377 155,650

05s 80,550 354,223 172,143

02r, 03r, 04r 83,734 357,440 177,230

5r 73,970 347,590 155,650

05r 83,734 357,440 172,143

Escalonamiento 0,8321

Rodete 0,8412

Difusor 0,8084



Eficiencias

Estado Temperatura [°C] Entalpia [kJ/kg] Presión [kPa]

01r 433,210 759,160 195,968

1 406,453 728,200 169,330

2s, 3s, 4s 392,365 711,982 155,910

05ss 326,776 637,260 103,980

5ss 321,910 631,773 100,840

02r, 03r, 04r 433,210 759,160 193,980

2r, 3r, 4r 392,476 712,110 155,910

05s 327,430 638,004 103,9805s 322,573 632,516 100,840

5r 337,844 649,780 100,840

05r 342,705 655,290 103,980

0 25,000 298,340 101,325

Escalonamiento 0,8521

Eficiencias

Etapa de Expansión

Etapa de Expansión

Rotor 0,7830

Distribuidor 0,9924

50

100

Carcasa Compresor

-150

-100

-50

0

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Eje

Y

Eje X

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

-150 -100 -50 0 50 100

Eje

Y

Eje X

Carcasa Turbina

-150Eje X

Rodete Rotor

D1 [mm] 47,55 d5 [mm] 34,76

D2 [mm] 76,46 d4 [mm] 76,46

b1 [mm] 9,73 b5 [mm] 33,21

b2 [mm] 4,67 b4 [mm] 10,46

α1 [°] 90,00 α5 [°] 0,00

β1 [°] 30,00 β5 [°] 57,36α2 [°] 34,02 α4 [°] 70,00

β2 [°] 37,49 β4 [°] 34,48Zrodete [-] 15,00 Zrotor [-] 14,00

Difusor Distribuidor

D3 [mm] 76,96 d3 [mm] 76,96

D4 [mm] 84,11 d2 [mm] 85,64

D5 [mm] 114,70 d1 [mm] 126,17

b4 [mm] 4,67 b2 [mm] 10,46b5 [mm] 4,67 b1 [mm] 10,46

b6 [mm] 5,60 α2 [°] 70,00

α4 [°] 37,02 Zdistribuidor [-] 12,00

α5 [°] 38,00 dc [mm] 13,90Zdifusor [-] 25,00 LC [mm] 30,59

Etapa de compresión Etapa de expansión

Prototipos

Informe de resultados dimensionales obtenidos del módulo TurboMecTR 1.0

DIMENSIONES

Etapa de Compresión Etapa de Expansión

Árbol

TurboMecTR 1.0

Dc [mm] 20,25 de [mm] 8,30

LC [mm] 34,41De [mm] 7,01

Lrodete→rotor

[mm]122,34

Prototipos

Informe de resultados dimensionales obtenidos del módulo TurboMecTR 1.0

Árbol

Pasos

1

2

3

TurboMecTR 1.0

DIAGRAMA DE FLUJO CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL …

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