maquinas hidraulicas

Curso

MAQUINAS HIDRAULICAS

Profesor: Ing. Gerson La Torre García

([email protected])

Delegados Grupo B:

Alex Chalco Quispe Cel: 967985243 Moises Ticona Alanoca Cel: 974271075

CAPITULO I

INTRODUCCION A LAS MAQUINAS HIDRAULICAS

•Definición y Clasificación de las Máquinas Hidráulicas.•Diagramas vectoriales de velocidades•Deducción y análisis de la ecuación de Euler.•Grado de reacción•Leyes de semejanza •Velocidad específica•Rendimientos•Curvas características•Clasificación base para el estudio de Máquinas Hidráulicas

CAPITULO IIBOMBAS CENTRIFUGAS

•Características y funcionamiento.

• Análisis y condiciones de rendimiento optimo

•Curvas características y Parámetros de funcionamiento

• Cavitación

• Altura de aspiración

•Ariete Hidráulico

CAPITULO IIIBOMBAS AXIALES

•Características y diagramas vectoriales.

• Análisis del alabe del impulsor

•Expresiones de la energía y grado de reacción

•Curvas características y rendimiento

•Cavitación en bombas axiales

•Generalidades constructivas

CAPITULO IVTurbinas de Reacción

•Turbinas Francis

•Turbinas Hélice

•Turbinas Kaplan

CAPITULO VTurbinas de Acción

Estudio teórico de las turbinas Pelton.

Clasificación de las turbinas Pelton

Características constructivas del rodete

Componentes de la turbina Pelton

Diagrama topográfico de turbina prototipo

CAPITULO VI

Regulación de Turbinas Hidráulicas

•Formas de regulación.

•Regulación de turbinas de reacción.

•Regulación de turbinas de acción.

Sistema de Evaluación

PE = Primer examen

SE = Segundo Examen (Nota promedio de exposiciones e intervenciones)

TE = Tercer examen

NF = Nota final

NF = (PE+ SE + TE )/3

ES = Examen sustitutorio (Solo sustituye al PE o TE)

Bibliografía

Manuel Polo Encinas, TURBOMAQUINAS HIDRAULICAS, Tercera Edición

Claudio Mataix, Mecánica de FLUIDOS Y MAQUINAS HIDRAULICAS, segunda edición.

Wilfredo Jara T. MAQUINAS HIDRAULICAS, Fondo Editorial INIFIM.

Pedro Fernández, BOMBAS CENTRIFUGAS Y VOLUMETRICAS, Universidad de Cantabria

Luis Pérez Farras, SELECCCION FINA DE BOMBAS, Universidad de Buenos Aires.

CAPITULO I

INTRODUCCION A LAS MAQUINAS HIDRAULICAS

•Definiciónes y Clasificación de las Máquinas Hidráulicas.•Diagramas vectoriales de velocidades•Deducción y análisis de la ecuación de Euler.•Grado de reacción•Leyes de semejanza y funcionamiento•Coeficientes de funcionamiento•Velocidad específica•Rendimientos•Curvas características•Fenómenos de cavitación

Definición de Máquina Hidráulica

Una máquina de fluido, Una máquina de fluido, es aquella que utiliza un es aquella que utiliza un fluido como elemento fluido como elemento intercambiador de intercambiador de energía.energía.

Reciben energía del Reciben energía del fluido y transforman a fluido y transforman a energía mecánica o energía mecánica o viceversaviceversa

¡¡Las máquinas de fluidos se clasifican en maquinas hidráulicas y máquinas térmicas!! ¡¡Las máquinas de fluidos se clasifican en maquinas hidráulicas y máquinas térmicas!!

Definición de Máquina HidráulicaMáquina HidráulicaMáquina Hidráulica, es aquella en , es aquella en que el fluido que intercambia su que el fluido que intercambia su energía no varia sensiblemente su energía no varia sensiblemente su densidad a su paso a través de la densidad a su paso a través de la máquina. El fluido es incomprensible.máquina. El fluido es incomprensible.

En el estudio de máquinas Hidráulicas En el estudio de máquinas Hidráulicas se considera: El fluido incomprensible, se considera: El fluido incomprensible, La temperatura constante y el flujo La temperatura constante y el flujo uniforme. uniforme.

Máquina TérmicaMáquina Térmica, es aquella en que , es aquella en que el fluido a su paso a través de la el fluido a su paso a través de la máquina varia sensiblemente su máquina varia sensiblemente su densidad. El fluido es comprensible.densidad. El fluido es comprensible.

Definiciones Técnicas en Maquinas Hidráulicas

CAUDAL (Q):Volumen de agua que circula por unidad de tiempo (m3/s, l/s, GPM, pie3/min)

ALTURA:Variable que corresponde a la energía contenida por kg de agua en la máquina . También se suele designar como energía unitaria. En el caso de turbinas se considera la altura neta.

VELOCIDAD (n):Velocidad con que gira el órgano de trabajo de la máquina, generalmente se expresa en rpm.

POTENCIA (N):Energía entregada (o absorbida) por unidad de tiempo en el eje de la máquina.

NUMERO ESPECIFICO (ns):Determina las características de la máquina y depende de todas las otras variables.

RENDIMIENTO (n):Determina el grado de reducción de las perdidas durante el proceso de transformación de energía en la máquina.

Definiciones Técnicas en Maquinas Hidráulicas

Clasificación de Máquinas Hidráulicas

TURBINAS HIDRÁULICAS:

Se aplican en el campo de la generación de energía eléctrica en las Centrales Hidroeléctricas

Turbina Pelton


TURBINAS HIDRAULICAS :

Existen diferentes tipos de turbinas cuya aplicación depende de las características del proyecto.

Turbina Francis


TURBINAS HIDRAULICA:

Turbina Eólica


BOMBAS:Estas máquinas son diversas y su campo de aplicación generalmente se da en las empresas industrilaes

Bombas VerticalesBombas Centrifugas


BOMBAS:


BOMBAS


MAQUINAS DE DESPLAZAMIENTO:

Bombas de Membrana


MAQUINAS DE DESPLAZAMIENTO:

Bombas de Membrana triplex


TRIANGULO DE VELOCIDADES

DIAGRAMAS VECTORIALES DE VELOCIDADES

La velocidad absoluta se descompone en el punto M en tres componentes:

Cr = Componente radial

Cu= Componente tangencial giratoria.

Cz = Componetne axial

Una partícula del fluido tiene la trayectoria T cuya velocidad (C) en el punto M se denomina velocidad absoluta.

Velocidad meridiana : Cm = Cr + Cz



α1 = 90°

¡¡Las máquinas son diseñadas para una velocidad nominal, las variaciones de esta, modifican los parámetros de operación!!

PROPIEDAD DEL TRIANGULO DE VELOCIDADES



Ejercicio 1

DEDUCCION Y ANALISIS DE LA ECUACION DE EULER

PRIMERA FORMA DE LA ECUACION DE EULER


SEGUNDA FORMA DE LA ECUACION DE EULERDEDUCCION Y ANALISIS DE LA ECUACION DE EULER

COMPONENTES DE LA ALTURA HIDRAULICA


El grado reacción determina el modo como trabaja el rodete y se determina como el cociente de la altura que da (bomba) o absorbe (turbina) el rodete en forma de presión; por la altura total que da (bomba) o absorbe (turbina) el rodete.

• Todas las bombas son de reacción. Las de acción no se fabrican•La Turbina pelton es una maquina de acción, mientras que las francis y Kaplan son maquinas de reacción.•Es frecuente construir las turbinas de vapor y de gas con grado de reacción igual a 1/2

GRADO DE REACCIÓN

La aplicación de las leyes de la semejanza en las máquinas hidráulicas nos permitirá obtener los parámetros de funcionamiento de una turbomáquina a partir de otra, con sólo imponer una serie de condiciones geométricas y de funcionamiento a ambas máquinas. Las aplicaciones que se derivan son de capital importancia en la industria para:

•Definir el comportamiento de una turbomaquina a diferentes regímenes de operación.

•Construir modelos a escala pequeña de máquinas de grandes dimensiones

•Fabricación en serie de maquinas para distintos puntos de funcionamiento, a partir de pequeñas modificaciones a las dimensiones del rodete.

LEYES DE SEMEJANZA

CONDICIONES DE SEMEJANZA

LEYES DE SEMEJANZA

CONDICIONES DE SEMEJANZA

Se reduce a que en todos los puntos, y en particular en la entrada y salida del rodete los triángulos de velocidad sean semejantes. Las velocidades fluidas deberán tener la misma dirección en puntos homólogos, lo que significa que no solo las velocidades totales deberán deberán cambiar proporcionalmente sino también sus componentes.

LEYES DE SEMEJANZA

Semejanza dinamica para fuerzas y presiones

Semejanza dinámica con predominio a la gravedad

Semejanza dinámica con predominio a la viscosidad

Semejanza dinámica con predominio a la elasticidad

SEMEJANZA DINAMICA

LEYES DE SEMEJANZA

Distribuciones de velocidades similares serán acompañadas por distribuciones similares de fuerzas, solo sí las fuerzas tienen la misma relación respecto a las velocidades fluidas en todos los puntos homólogos de los sistemas comparados. Se sigue de aquí que, bajo estas condiciones, los contornos geométricamente semejantes, producirán escurrimientos geométricamente semejantes

Solo estos dos números son significativos en las máquinas hidráulicas más corrientes. Y de estos sólo el número de Reynolds tiene una verdadera trascendencia

SEMEJANZA DINAMICA

LEYES DE SEMEJANZA

LEYES DE SEMEJANZA

LEYES DE SEMEJANZA PARA BOMBAS

LEYES DE SEMEJANZA

LEYES DE SEMEJANZA PARA TURBINAS

LEYES DE SEMEJANZA

TEORIA GENERAL DE LAS TURBOMAQUINASNUMERO DE CRAMERER O VELOCIDAD ESPECIFICA DIMENSIONAL

Hasta ahora se ha relacionado el prototipo y su modelo; pero es necesario un tratamiento mas general para referirse a una familia de turbomaquinas geometricamente semejantes entre si.

A partir de las leyes de semejanza:

TEORIA GENERAL DE LAS TURBOMAQUINASVELOCIDAD ESPECIFICA ADIMENSIONAL

TEORIA GENERAL DE LAS TURBOMAQUINASEQUIVALENCIAS DE LA VELOCIDAD ESPECIFICA

TEORIA GENERAL DE LAS TURBOMAQUINASAPLICACIONES DE LA VELOCIDAD ESPECIFICA

TEORIA GENERAL DE LAS TURBOMAQUINAS

PERDIDAS Y RENDIMIENTOS



Perdidas Volumétricas



Perdidas Mecánicas

Balance de Potencias



TEORIA GENERAL DE LAS TURBOMAQUINASCURVAS CARACTERISTICAS

Clasificación base para el estudio de Máquinas Hidráulicas

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