UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

(Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA)

FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRICA
Teléfono: 6197000 Anexo 4205-4212
eapie@unmsm.edu.pe:

SÍLABO DE TURBOMÁQUINAS

I. DATOS GENERALES

1. CÓDIGO 192096
2. CARÁCTER Obligatorio
3. CRÉDITOS 3
4. PERIODO ACADÉMICO 2013-1
5. PRERREQUISITO 192056 : Dinámica de fluidos
6. HORAS Teóricas: 2 Prácticas: 2
7. DOCENTE Ing. Hipólito Rodríguez Casavilca

II. SUMILLA DE LA ASIGNATURA

Asignatura de naturaleza teórico–práctica, que tiene como propósito lograr el diseño,

construcción y mantenimiento de equipos y sistemas de la especialidad de ingeniería
eléctrica, proporcionando a los alumnos los criterios generales de funcionamiento,
selección, explotación y servicio de las turbomáquinas motrices (turbinas) y
turbomáquinas accionadas (bombas de gas y líquido). Los grandes temas abarcan
elementos de las turbomáquinas, compresores centrífugos, comprensores axiales,
turbinas radiales, turbinas de vapor, turbinas de gas y cogeneración.

III. ASPECTOS DEL PERFIL QUE APOYA LA ASIGNATURA

• Diseña, construye y mantiene equipos y sistemas de su especialidad.
• Posee capacidad y habilidad para innovar Sistemas, procesos o equipos, con criterios
de calidad y eficiencia, utilizando tecnologías modernas.

IV. COMPETENCIA

Evalúa el funcionamiento, selección, explotación y servicio de las turbomáquinas

hidráulicas y térmicas, diseñando estrategias que le permitan afrontar
satisfactoriamente las tareas de mantenimiento y operación.
V. ORGANIZACIÓN DE LOS APRENDIZAJES

UNIDAD SEMANA CONOCIMIENTOS PROCEDIMIENTOS ACTITUDES

Video de presentación de la asignatura 1. Explica la clasificación general de las turbinas.

2. Demuestra interés en los nuevos conocimientos y respeta la opinión de sus

3. Juzga la importancia de la toma de decisiones en su quehacer cotidiano y

Unidad I: “Turbinas” 2. Diferencia las cantidades escalares en la ecuación
1 fundamental de Turbomáquinas: Ec. de Euler.
Tema N° 1: Introducción a las Turbomáquinas
3. Aplica la teoría de vectores en la solución de
1. Definición de Turbomáquinas
problemas.
2. Principio de funcionamiento.
4. Explica cómo obtener las curvas características.
Tema N° 2: Elementos de las Turbomáquinas 5. Utiliza los vectores en ejemplos prácticos.
3. Clases, morfología y arquitectura, según sus 6. Explica problemas escalares y vectoriales.
2
aplicaciones.

1. Toma conciencia del rol de ser estudiante universitario.

Actividad N° 1
Resuelve ejercicios y problemas.
Tema N° 3: Compresores centrífugos 7. Identifica los tipos de rotores abiertos, cerrados y de
1. Conversión de EP en EC: Toberas y Difusores. doble entrada (Shepherd).
I 2. Velocidad isentrópica del sonido. 8. Explica las inclinaciones de las paletas.
3. Condiciones de remanso. 9. Aplica las funciones y deslizamiento.
3 4. Conductos con cambio de sección. 10. Explica y resuelve problemas utilizando mapas
5. Rendimiento de toberas: factor . elementales y diagramas i-s.
6. Comprensores centrífugos. Tipos. Componentes. 11. Identifica las fuerzas de presión sobre el perfil alar
Dimensionamiento. Performance. (Kermode).
Funcionamiento anormal. 12. Predice la distribución de presiones en una rueda
Tema N° 4: Compresores axiales fija (Balje).
1. Teoría alar. 13. Diferencia en un mapa, el desempeño del
4
2. Compresores multietapa. compresor axial multietapa (Stepanoff).
3. Mapa del compresor. Actividad N° 2

compañeros.
Lectura seleccionada 1 Resuelve ejercicios y problemas.

profesional.
Autoevaluación Nº 1 Control de Lectura Nº 1
Unidad II: “Transferencia de Trabajo” 1. Percibe el aspecto de la turbina radial para gases
calientes (Wilson).
II 5 Tema N° 5: Turbinas radiales. Turbomáquinas
2. Identifica los cálculos en un esquema de
hidráulicas: bombas y turbinas hidráulicas
turbocompresor.
 1. Turbina radial. General. Turbocompresores para 3. Aplica los diagramas de velocidades en la
motores de CI. Funcionamiento. Diagramas de descripción del funcionamiento (Shepherd).
velocidades. Proceso en la turbina. Mapa de
turbina.
2. Turbomáquinas hidráulicas. Bombas hidráulicas.
Turbinas hidráulicas. Turbina de chorro (Pelton). 4. Extrapola los cambios en el flujo en la turbina
Turbinas de admisión plena. Turbinas radiales y (Balje).
mixtas. Turbinas axiales. 5. Jerarquiza el progreso de las turbomáquinas
3. Eficiencias. hidráulicas motrices (Shepherd).
6. Compara las pérdidas y punto de operación
Tema N° 6: Turbinas de vapor. Operación.
económica.
Eficiencias. Pérdidas.
7. Explora el balanceo del empuje axial por émbolo
1. Clasificación. compensador (Mattaix).
2. Turbina de acción de una etapa: Turbina de 8. Utiliza los rendimientos de las turbinas de vapor.
Laval. Funcionamiento. Diagrama i-s.
Actividad N° 3
Rendimiento.
3. Turbinas de acción multietapa. Escalonamientos. Resuelve ejercicios y problemas.
Turbina Curtis. Operación. Diagrama i-s.
Rendimiento. Turbina Rateau. Operación.
Diagrama i-s. Rendimiento.
4. Turbina de reacción: Turbina Parsons.
Operación. Diagrama i-s. Rendimiento.
5. Comparación. Pérdidas en los álabes.
Recalentamiento. Empuje axial. Rendimiento de
las turbinas de vapor.
Tema N° 7: Diagramas h-s para turbinas y
comprensores. 9. Interpreta el grado de reacción para compresores
6 axiales (Vavra).
1. Grado de reacción.
2. Máquinas axiales. Comprensión axial. Turbina 10. Utiliza las condiciones de funcionamiento de una
axial. turbomáquina en general (turbina o comprensor de
3. Máquinas radiales. Compresor radial. Turbina cualquier tipo) definidas con seis parámetros.
radial. 11. Explora la selección de turbomáquinas, resumiendo
4. Velocidad y diámetro específicos. Selección de las familias de curvas de eficiencia en el plano ns-ds.
7 turbomáquinas. Velocidad y diámetro específicos. 12. Analizar los consumos de una turbina de vapor
Selección de turbomáquinas. (Church).
 Tema N° 8: Regulación y control de turbinas de 13. Adapta la regulación controlando la potencia en la
vapor primera etapa por medio de la segmentación del
disco de toberas (Mattaix).
1. Introducción.
14. Expresa en su proyecto, los elementos de
2. Línea de Willans.
supervisión y control más comunes a turbinas de
3. Regulación.
vapor.
4. Regulación ideal cuantitativa o por toberas.
5. Regulación cualitativa o por estrangulación. Actividad N° 4
6. Regulación por toberas de la primera etapa. Resuelve ejercicios y problemas.
7. Sobrecargas.
8. Regulación por by-pass.
Tarea Académica Nº 1
9. Sistemas de control y regulación.
Lectura seleccionada 2
Autoevaluación Nº 2
8 EXAMEN PARCIAL
Unidad III: “Transferencia de Energía”
1. Interpreta el ciclo Brayton ideal y real.
9 Tema N° 9: Juntas de estanqueidad 2. Representa el rendimiento del ciclo Brayton real.
1. Juntas de estanqueidad. Sellos mecánicos, sellos 3. Presenta el esquema de instalación del ciclo
hidráulicos. Brayton teórico regenerativo (o con recuperación de
2. Sellos laberínticos. calor).
10 3. Curvas de Fanno.
Actividad N° 5
Resuelve ejercicios y problemas.
Tema N° 10: Turbinas de gas – ciclo Brayton y 4. Representa el punto de operación de la turbina de
III otros gas (Vivier).
11 1. Introduccion. 5. Explica el control de velocidad contante (Vivier).
2. Ciclo Brayton simple ideal. 6. Diagrama la turbina de dos ejes en ciclo Compound
3. Ciclo Brayton simple, real. (Vivier).
4. Ciclo de Brayton teórico regenerativo (o por Actividad N° 6
recuperación de calor).
Resuelve ejercicios y problemas.
5. Ciclo regenerativo real (1).
6. Ciclo Ericsson. Control de Lectura Nº 2
12 7. Ciclo Compound (Brayton regenerativo con
enfriamiento y recalentamiento intermedios).
8. Combustión.
 Lectura seleccionada 3
Autoevaluación Nº 3
Unidad IV: “Actuaciones”
1. Efectúa la secuencia de arranque típica (P & W).
13 Tema N° 11: Turbinas de gas: Arranque;
2. Analiza la influencia de la temperatura ambiente.
influencia de las condiciones ambientales;
propulsión aérea
1. Punto de operación.
2. Control de la TG. Actividad N° 7
14 3. Arranque de la TG.
Resuelve ejercicios y problemas.
4. Influencia de la temperatura ambiente.
5. Propulsión aérea.
Tema N° 12: Generadores de Vapor 3. Analiza la caldera humotubular de un paso (Shield).
1. Calderas humotubulares. 4. Representa la caldera acuotubular de 2 pasos de
2. Calderas acuotubulares. humos y circulación natural (Shield).
IV 3. Ciclos de vapor. 5. Interpreta la estructura de la caldera tipo Benson
4. Condensadores. (Shield).
5. Agua, aire, combustible. 6. Utiliza el esquema básico de cogeneración para
Tema N° 13: Cogeneración, Ciclo Combinado, explicar su instalación básica.
Exergía 7. Efectúa los cálculos del ciclo combinado gas-vapor
15 1. Cogeneración. y el esquema de la instalación simple de ciclo
2. Ciclo combinado gas-vapor. combinado.
3. Pinch point y temperatura de escape. 8. Investiga sobre las temperaturas en la caldera de
4. Exergía, rendimiento del ciclo combinado. recuperación y la entalpía utilizable y no utilizable.
Lectura seleccionada 4 Actividad N° 8
Autoevaluación Nº 4 Resuelve ejercicios y problemas.

Tarea Académica Nº 2
16 EXAMEN FINAL
VI. METODOLOGÍA

La asignatura se desarrolla en la modalidad semipresencial con evaluación final del proyecto

de diseño y modelamiento.
La asignatura presenta esta secuencia didáctica:
➢ Video de introducción a la asignatura, presentado en el aula virtual.
➢ La resolución de actividades tipo tarea y cuestionario en el aula virtual.
➢ Sesiones presenciales y de ser necesario, virtuales por video conferencia.
➢ Estudio del material de clase, desde la sección recursos.
➢ Actividades dirigidas que permiten aplicar conocimientos, y son programadas en el aula
virtual: Estudios de casos, solución de incidentes críticos o problemas, elaboración de
organizadores visuales, redacción de ensayos, informes y ejercicios.
➢ Interactividad de los estudiantes con el docente, mediante los recursos tecnológicos
programados del aula virtual: enlaces, carpetas, foro de discusión y e-mail, estos son
elegidos en base a la naturaleza de esta asignatura.

VII. EVALUACIÓN

UNIDAD SEMANA RUBROS2 INDICADORES INSTRUMENTOS (*)

Cuestionarios, con
3ra. Realiza un resumen de la
CONTROL DE límites, intentos y
I lectura encargada.
4ta. LECTURA 1,2 métodos de
calificación
Resuelve ejercicios y
5ta. TAREA
problemas con eficacia Tarea, subida
II ACADÉMICA
6ta. utilizando las propiedades y avanzada de archivos
1,2
fórmulas adecuadas.

Presenta avance al proyecto

EXAMEN Portafolio y exposición
8va. final de diseño y
PARCIAL oral.
modelamiento.
Cuestionarios, con
11va. Realiza un resumen de la
CONTROL DE límites, intentos y
III lectura encargada.
12va. LECTURA 3,4 métodos de
calificación
Resuelve ejercicios y
13va. TAREA
problemas con eficacia Tarea, subida
IV ACADÉMICA
14va. utilizando las propiedades y avanzada de archivos
3,4
fórmulas adecuadas.

EXAMEN Presenta proyecto final de Portafolio y exposición

16va.
FINAL diseño y modelamiento. oral.

(*) La fecha y hora de entrega o aplicación del instrumento, se programará en el aula virtual,
http://campus.hipolito.net/

Obtención del promedio

RUBROS(*) PESO FORMULA DEL PROMEDIO FINAL

PC = PC1+ … + PCn
0,33
n P = PC(0,33) + EP(0,33) + EF(0,34)
EP 0,33
 EF 0,34
La fórmula contempla los siguientes rubros:
PC1,n = Práctica Calificada 1, n, en actividades como Controles de
Lecturas y Tareas Académicas.
EP = Examen Parcial.
EF = Examen Final.

VIII. BIBLIOGRAFÍA
7.1 BÁSICA
❖ Lecuona A. y Nogueira J. I. (2000) Turbomáquinas. Procesos, análisis y tecnología.
Editorial Ariel.
❖ TECSUP (2010). Turbinas. Instituto Superior Tecnológico TECSUP.
❖ Wilson D. G. y Korakianitis T. (1998) The Design of High-Efficiency Turbomachinery
and Gas Turbines. Prentice Hall, 2nd ed.

7.2 COMPLEMENTARIA
❖ Balje O. E. (1981) Turbomachines. Wiley Interscience.
❖ Cohen H., Rogers G. F. C. y Saravanamuttoo, H. I. H. (1975). Teoría de las Turbinas
de Gas. Ed. Marcombo
❖ Cumpsty N. A. (1989) Compressor Aerodynamics. Longman Scientific & Technical
❖ Dixon S. L. (1981) Termodinámica de las Turbomáquinas. Editorial Dossat.
❖ Hill P. G., Peterson C. R. (1970) Mechanics and Thermodynamics of Propulsion.
Addison Wesley Publishing Company
❖ Horlock J. H. (1985) Axial Flow Turbines. Fluid Mechanics and Thermodynamics.
Butterworths.
❖ Mataix, C. (1973/1983) Turbomáquinas Térmicas. Dossat
❖ Oates, G. C. (1985) Aerothermodynamics of Aircraft Engine Components. AIAA
❖ Schegliaiev A. V. (1978) Turbinas de Vapor, 2 Vols.. Editorial Mir
❖ Whitfield A., Baines N. C. (1990) Design of Radial Turbomachines. Longman
Scientific & Technical
❖ Logan, E. ed. (1995) Handbook of Turbomachinery / edited by Earl Logan, ISBN:
0824792637, New York, Marcel Dekker,.
❖ Turton R. K.(1995) Principles of Turbomachinery, segunda edición. Chapman & Hall.
❖ Krivchenko G. (1994) Hydraulic Machines: Turbines and Pumps, segunda edición.
Lewis Publishers.
❖ Moody L. F. Zowski T. (1969) Hydraulic Machinery, sección 26 en Handbook of
Applied Hydraulics, 3ª edición, editado por C. V. Davis y K. E. Sorensen, McGraw-
Hill.
❖ Wilson D. G. (1999) The Design of High – Efficiency Turbomachinery and Gas
Turbines 2ª edición, MIT Press.
❖ Csanady G. T., (1964) Theory of Turbomachines, McGraw-Hill, New York.
❖ Henry P. (1992) Turbomachines Hydrauliques, Presses Polytechniques et
Universitaires Romandes.
❖ Mataix C. (1975) Turbomáquinas Hidráulicas, Editorial ICAI.
❖ Karassik, I. J., ed. (1986) Pump handbook, 2ª ed. ISBN: 0070333025, New York,
McGraw-Hill.
❖ Eckert B. Schell H. (1961) Axial und Radial Kompressoren, 2ª ed. Springer.
❖ Dalgleish W., Whitaker J. (1971) Scale Effects for Backward Curved Centrifugal
Fans, National Engineering Laboratory Report 940, Noviembre.
❖ Lewis R. I. (1996) Turbomachinery Performance Analysis, John Wiley.
❖ Wislicenus G. F. (1965) Fluid Mechanics of Turbomachinery, Dover.
❖ Norrie D. H. (1963) An Introduction to Incompressible Flow Machines, Edward
Arnold.
❖ Mattingly J. D. (1996) Elements of Gas turbine Propulsion ISBN: 0079121969, New
York, McGraw-Hill.
❖ Horlock J. H. (1958) Axial Flow Compressors, Butterworths.
❖ Wright T. (1999) Fluid Machinery, Performance, Analysis and Design, CRC Press.
❖ Eck B. ( 1973) Fans: Design and Operation of Centrifugal, Axial-flow and Cross-flow
Fans, Ram S. Azad and David R. Scott ISBN: 0080158722, Oxford, Pergamon Press.
 ❖ Lucini M. (1947) Turbomáquinas de Vapor y de Gas, su Cálculo y Construcción,
Editorial Labor, Barcelona.
❖ Dixon S. L. (1998) Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery 4th ed.,
Bitterworth – Heinemann.
❖ McKenzie A. B. (1980) The Design of Axial Compressor Blading Based on Test of a
Low Speed Compressor, Proc. Instn. Mech. Engrs., 194, 6.
❖ Duncan W. J., TOM, A. S., Young A. D. Mechanics of Fluids, 2ª ed. Edward Arnold,
1970.
❖ Wu C. H. (1952) A General Theory of Three-Dimensional Flow in Subsonic and
Supersonic Turbomachines of Axial, Radial and Mixed Flow Types, trans. Amer. Soc.
Mech. Engrs. Noviembre 1952, NACA TN 2604.
❖ Lakshminarayana B. (1996) Fluid Dynamics and Heat Transfer of Turbomachinery,
John Wiley & Sons, ISBN 0471855464.
❖ Weinig F., (1935) Die Strömung um die Schaufeln und Turbomaschinen , Joh Ambr.
Barth; Leipzig.
❖ Collar A. R. (May 1941) The Flow of a Perfect Fluid through Cascades of Aerofoils,
J. R. Aero. Soc.
❖ Miralles J. (1983) Turbo Sobrealimentación de Motores Rápidos. Ediciones CEAC,
Barcelona.
❖ Treager I. E., (1979) Aircraft Gas Turbine Engine, 2ª ed., New York: McGraw-Hill,
ISBN: 0070651582.
❖ Johnsen I. A., Bullock, R. O. (1965) Aerodynamic Design of Axial-Flow Compressors,
NASA SP-36, Washington.
❖ ESDU (1980) A Guide to Fan Selection and Performance, ESDU Item 79037.
❖ Kerrebrock J. L. (1972) Aircraft Engines and Gas Turbines, M. I. T. Press.
❖ Wislicenus G. F. (1947) Fluid Mechanics and Turbo Machinery, McGraw-Hill.

IX. RECURSOS DIGITALES

8.1. BASES DE DATOS
ProQuest - base de datos de 5,5 millones de páginas de información del mundo
académico http://search.proquest.com/index

BASES DE DATOS: Suscripción (EBSCO, THOMSON GALE, ISI, SpringerLink, IEEE).

8.2. ENLACES DE INTERÉS
http://www.unioviedo.es/Areas/Mecanica.Fluidos/docencia/_asignaturas/meca
nica_de_fluidos/05_06/10.TURBOMAQUINAS.pdf
Turbomáquinas - Escuela Politécnica Superior de Ingeniería de Gijón - Universidad de
Oviedo, 2006.
http://webserver.dmt.upm.es/zope/DMT/Members/jmtizon/turbomaquinas/
Turbomáquinas - Departamento de Motopropulsión y Termofluidodinámica -
Universidad Politécnica de Madrid, 2011.
http://ocw.uc3m.es/ingenieria-termica-y-de-fluidos/turbomaquinas
Turbomáquinas - openCourseWare - Universidad Carlos III de Madrid, 2011.