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TOBERAS
La tobera es un ducto con área de sección transversal uniformemente variable en el cual se acelera un flujo de vapor o gas, transformando su energía potencial manifestada en alta temperatura y presión en energía cinética.
TOBERA DE UN COHETE
Variación de velocidad, área transversal y volumen especifico a través de una tobera entre la presión de
entrada y salida
La variación del área y la caída de presión a lo largo de la tobera, determinan la geometría de la sección
longitudinal de la tobera Inicialmente el área disminuye hasta cierto valor a partir del cual aumenta nuevamente.
El punto mas bajo de la curva correspondiente a la menor sección
transversal de la tobera, es conocida como garganta.
Las Toberas son la parte final de una motor a reacción.
La Tobera es donde los gases a altísima presión se expanden de golpe y salen escopeteados hacia atrás del avión. Por la ley de acción-reacción de Newton, causan un empuje hacia adelante.
Idealmente las transformaciones del fluido en una tobera cumplirían las siguientes condiciones
isoentrópicas (se trataría de un proceso reversible, sin pérdidas),
Adiabáticas (no hay una transmisión de calor del fluido a la tobera o al exterior). Se mantendría en régimen estacionario (con lo cual, el caudal de fluido que se desplaza a lo largo de la tobera permanecería constante todo a lo largo de la misma).
(1)donde h es la entalpía y c la velocidad del fluido.
(2)donde Q es el caudal en cualquier punto (constante); ρ, la densidad del fluido en ese punto; y A, la sección de paso en ese mismo punto.
“CLASIFICACIONESDETOBERAS”
UNA TOBERA DE ROCIADA O BOQUILLA
Una tobera de rociada o boquilla pulverizadora es un dispositivo empleado para dividir un liquido en gotitas.
Las aplicaciones de estas toberas son numerosas y variadas, y en consecuencia, se emplea un gran numero de modelos.
Todas las toberas de rociada pueden clasificarse en alguno de los tipos siguientes:
Toberas de Presión En las que el liquido esta a presión y se
divide por su inherente estabilidad y su choque con la atmósfera, o bien por su choque con otro chorro o con una placa fija.
Son relativamente sencillas, pequeñas , poco costosas y consumen por lo general menos potencia que otros tipos.
Pueden emplearse con todos los líquidos que contengan una viscosidad menor que unos 300 a 500 seg.
Toberas de cono hueco
En ella se alimenta el liquido a una cámara por pasajes tangenciales o por una espiral fija, de modo que adquieran rápido movimiento de rotación.
El orificio esta colocado en el eje de la cámara de remolinos y el liquido sale en una lamina con forma de cono hueco que luego se divide en gotas.
Dichas toberas se construyen con orificios de 0.5 mm (a 51 mm de diámetro.
Los tamaños mayores se emplean para los estanques de enfriamiento, para lavar grava y arena, airear agua, etc., y suelen trabajar a presiones relativamente bajas.
Las toberas mas pequeñas se emplean para el secado por pulverización, los lavadores y los humidificadores de aire, los quemadores de petróleo, la absorción de gases, etc. y suelen funcionar con presiones algo mas altas.
Toberas de cono macizo Esta tobera es una modificación de la de cono
hueco y se emplea cuando se desea abarcar por completo una superficie fija.
La tobera es en esencia una de cono hueco a la que se le ha añadido un chorro axial que choca contra el liquido en rotación justamente en el orificio
. La división del liquido se debe en gran parte a este choque y a la turbulencia resultante.
El fluido parece salir del orificio en forma de gotas mientras que en la de cono hueco suele observarse por lo general una lamina cónica corta que luego se rompe en gotitas fuera del orificio.
Para obtener una distribución espacial uniforme es necesario diseñar la tobera de modo que exista una proporción adecuada entre la cantidad de liquido alimentado al chorro central, la cantidad del que se hace girar y el tamaño del orificio.
Normalmente, es mayor la cantidad de liquido que se puede hacer girar que la del chorro axial.
Las toberas de cono macizo no suelen encontrarse en el comercio en tamaños tan pequeños como las del cono hueco, pero los tamaños corrientes tienen gastos de derrame que van desde menos de 3.8 l/min. hasta varios centenares de litros por minuto.
Toberas de abanico Por medio de cortes fresados o canales en la cara
posterior de la placa del orificio, y a veces de un orificio alargado, o por medio de dos chorros inclinados, se hace que el fluido salga en lamina de forma de abanico que luego se rompe en gotitas.
. Las toberas de abanico son útiles cuando se desea distribuir el liquido siguiendo una línea determinada, como sucede cuando se lava, se limpia, se recubre o se enfría un material en un proceso continuo.
El ángulo del abanico es de 10 a 130 grados en las toberas normalizadas y sus capacidades oscilan entre 0.38 y 76 l/min.
Toberas de choque
Se hace chocar a una corriente maciza de liquido a presión contra una superficie fija o contra otra corriente análoga.
. Con toberas de choque es posible producir gotas de tamaños mas uniformes que con otros tipos de toberas de presión, si se mantiene la corriente laminar.
Toberas de “niebla” para extinguir incendios
Hay varias toberas especiales de rociada para extinguir incendios, especialmente los producidos en petróleos y sus aceites.
Normalmente son de presión diseñados para producir una densa capa o “niebla” de gotas de agua relativamente pequeñas. Su efecto extintor se debe primordialmente al enfriamiento de los gases quemados por su contacto con las gotas de agua y principalmente por la evaporación de dichas gotas.
Se consume una cantidad de agua más pequeña, en comparación con la gastada por las mangueras ordinarias.
Estas toberas trabajan a presiones de 3.5 a 14 kg./cm², y descargan hasta 760 l/min
Toberas de “niebla” para extinguir incendios
Hay varias toberas especiales de rociada para extinguir incendios, especialmente los producidos en petróleos y sus aceites.
Normalmente son de presión diseñados para producir una densa capa o “niebla” de gotas de agua relativamente pequeñas. Su efecto extintor se debe primordialmente al enfriamiento de los gases quemados por su contacto con las gotas de agua y principalmente por la evaporación de dichas gotas.
Se consume una cantidad de agua más pequeña, en comparación con la gastada por las mangueras ordinarias.
Estas toberas trabajan a presiones de 3.5 a 14 kg./cm², y descargan hasta 760 l/min.
Toberas Rotativas La parte fundamental de una tobera rotativa es un disco
o una copa generalmente conectado directamente a un motor eléctrico.
El liquido que se pulveriza se alimenta bajo presión al centro del disco rotativo. Se emplean diversos modelos de discos, con el fin de mejorar las características de la rociada.
A menudo se ponen aletas a la periferia del disco, o se montan independientemente a corta distancia de ella, para facilitar la dispersión o eliminar algunas de las gotas mas grandes.
El liquido pulverizado es lanzado en todas las direcciones en el plano del disco.
. La velocidad del disco, depende de la aplicación y del tamaño de la tobera
Los pequeños aparatos solo rocían unos litros por hora para humedecer aire, en tanto que los grandes funcionan con un gasto de derrame de 378 l/min.
El tamaño de las gotas producidas se modifica cambiando la velocidad de rotación y dicho gasto, siendo las grandes velocidades y los bajos gastos los que dan gotas mas pequeñas.
Las toberas rotativas necesitan mas potencia para funcionar que las de presión, para una aplicación determinada. Esto se debe a las perdidas por rozamientos entre el disco y el liquido, y entre este y el aire. Y además, a menudo hay que usar una bomba para suministrar liquido al disco.
Las toberas rotativas son relativamente grandes, costosos y no suelen emplearse en los casos en que pueden aplicarse las de presión.
Toberas Atomizadoras El liquido se pulveriza por su choque con una
corriente de gas a gran velocidad, generalmente de aire o vapor.
El liquido puede alimentarse bajo presión por la carga hidráulica debida a su densidad o por aspiración por el efecto del inyector de la corriente de gas.
El contacto entre el liquido y el gas, puede hacerse fuera de la tobera dentro de una cámara en la cual sale el liquido pulverizado por un orificio.
La forma de la nube de rociado se controla variando la forma del orificio en los tipos de mezcla interna y por medio de chorros auxiliares de gas en el mezcla externa.
“TOBERASCONVERGENTES”
Son una clase de toberas de escape y su función, principal, es la de evacuar los gases de salida lo más veloz posible. Aunque no lo parezca, la forma de estas es realmente importante para el funcionamiento global del equipo, siendo las toberas que expulsan los gases a mayor velocidad las más eficientes.
Por lo tanto, como ya se ha dicho, las toberas de escape pueden tener diferentes formas, aunque las convergentes son las más utilizadas.
Tobera tipo Clamshell
El mayor o menor giro de las compuertas sobre las charnelas de sujeción produce la variación del área de salida
Tobera anular
La diferente posición del anillo perfilado constituido por sectores unidos articulados entre si produce la variación del área de salida.
Tobera de cono central
El desplazamiento axial del vértice del cono produce la variación del área de salida.
Tobera tipo “Iris”
El cono de salida adopta forma troncocónica por la diferente posición de unas compuertas situadas en forma circunferencial.
“TOBERAS DE INYECTOR”
Toberas de orificios Se utilizan generalmente en los motores de
inyección directa. Pueden tener un solo orificio o ser de orificios
múltiples, y funcionan a presiones muy altas, de hasta 200 bares.
Proporcionan una pulverización aerosol fuerte, necesaria para penetrar en el aire altamente comprimido.
El combustible tiene una velocidad alta y una buena pulverización, deseable en los motores con cámaras de combustión abiertas
1. Cuerpo. 2. Aguja. 3. Alojamiento cónico. 4. Orificio ciego. 5. Orificios de salida
EN QUE SE UTILIZAN LAS TOBERAS
Una tobera de rociada o boquilla pulverizadora es un dispositivo empleado para dividir un liquido en gotitas
Toberas de Presión
TOBERAS DE CONO HUECO
Los tamaños mayores se emplean para los estanques de enfriamiento, para lavar grava y arena, airear agua, etc., y suelen trabajar a presiones relativamente bajas. Las toberas mas pequeñas se emplean para el secado por pulverización, los lavadores y los humidificadores de aire, los quemadores de petróleo, la absorción de gases, etc., y suelen funcionar con presiones algo mas altas.
TOBERAS DE CONO MACIZO
Se emplea en ciertas aplicaciones de lavado, para enfriar y airear agua, y
para otros fines en que resulte ventajoso la distribución especial mas
que uniforme.
Toberas de abanicoLas toberas de abanico son útiles cuando se desea distribuir el liquido siguiendo una línea determinada, como sucede cuando se lava, se limpia, se recubre o se enfría un material en un proceso continuo.
Toberas de choqueEs posible producir gotas de tamaños mas uniformes que con otros tipos de toberas de presión, si se mantiene la corriente laminar. se aplican a operaciones continuas como el lavado de gases y a reacciones químicas entre un liquido y un gas en las que los tamaños mas uniformes de las gotas conducen en total a una economía a pesar del mayor costo de las toberas. suelen usarse en el humidificador de aire.
Toberas de “niebla” para extinguir
incendios
para extinguir incendios, especialmente los producidos en petróleos y sus aceites.
Toberas Rotativas
útil para pulverizar o rociar líquidos viscosos, lechadas, y líquidos que contengan partículas sólidas que obstruirían otras toberas; se emplea también en algunos lavadores de aire, en pequeños aparatos para humedecer aire y en los quemadores de petróleo para uso domestico.
UTILIZACION Y USO DE TOBERAS
El liquido se pulveriza por su choque con una corriente de gas a gran velocidad, generalmente de aire o vapor.
Toberas convergentesUna tobera convergente es un conducto recto en el cuál la sección va disminuyendo gradualmente hasta alcanzar un área mínima que se denomina garganta.
Tobera tipo clamshell
Es un tipo de tobera convergente usado en los cohetes para dar mayor propulsión.
Tobera anular Utilizado en las turbinas de los aviones y
para el enfriamiento de matrices según el proceso INCAL.
Tobera de cono central Utilizada en los aviones mayormente de
combate ya que son mas livianos.
Tobera tipo Iris El cono de salida adopta forma
troncocónica por la diferente posición de unas compuertas situadas en forma circunferencial.
1. Entrada del combustible.2. Filtro.3. Cuerpo porta-inyector.4. Canal de envío.5. Pastilla.6. Tuerca de bloqueo.7. Racor de envío.8. Racor de reflujo.9. Espesores de calibrado.10. Muelle de presión.11. Perno de presión.12. Pulverizador automático.
Tobera de inyección
Toberas de inyección Hay dos tipos de toberas de inyector: Toberas de orificios: se utilizan
generalmente en los motores de inyección directa.
1. Cuerpo. 2. Aguja. 3. Alojamiento cónico. 4. Orificio ciego. 5. Orificios de salida.
Toberas de tetón: Se utilizan en motores de inyección indirecta, donde el combustible debe recorrer una distancia comparativamente corta.
1. Cuerpo.2. Aguja.3. Alojamiento cónico.4. Perno.
