mÁquinas e instalaciones de fluidos -...

Universidad de Jaén Departamento de Ingeniería Mecánica y Minera

MÁQUINAS E INSTALACIONES DE FLUIDOS

PROFESOR: PATRICIO BOHÓRQUEZ Despacho A-305 A (Linares) y A3-073 (Jaén) Tutorias: ver http://blogs.ujaen.es/prmedina Prácticas: Laboratorio de Mecánica de Fluidos

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Planificación de la asignatura (14 semanas)

Teoría: 42 horas. Tutorías C.: 5 horas. Prácticas: 10 horas (3 de laboratorio y 7 de aula de informática).

Prácticas de laboratorio: Bombas funcionando en serie/paralelo. Curvas características de una bomba centrífuga. Caracterización de una turbina Pelton. Práctica Virtual de una turbina Axial.

Hay 1 grupo de prácticas

Memorias accesibles desde DV Clave para acceder a DV: mif2012

Las sesiones de laboratorio se suelen complementar con sesiones en el aula de informática para la realización de las memorias.

EVALUACIÓN: ENTREGA DE MEMORIAS (40%)+ EXAMEN (50%) + EVALUACIÓN CONTÍNUA (10%)

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Ejemplo de bombas funcionando en serie/paralelo

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Curvas características de una bomba centrífuga

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Turbina Pelton

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Turbina Axial

7

Simulación estática de una bomba centrífuga

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Simulación numérica de una turbina axial

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Bibliografía

Básica: Mataix C. Turbomáquinas hidráulicas:turbinas, bombas, ventiladores. Universidad de Comillas, 2009. ISBN 978-84-8468-252-3 Fernández-Feria R., del Pino-Peñas C. y Parras L. Turbomáquinas Hidráulicas. Universidad de Málaga, 2010. Viedma A y Zamora B. Teoría y problemas de máquinas hidráulicas. Universidad de Cartagena, 2000.

Avanzada:

Nourbakhsh A., Jaumotte A. B., Hirsch Ch. & Parizi H. B. Turbopumps and Pumping Systems. Springer, 2008. Turton R. K. Principles of Turbomachinery. Chapman & Hall, 1995. Dixon S.L. Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery, 5th, Elsevier, 2005.

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Introducción a las Máquinas Hidráulicas

Máquinas de Fluido: sistema mecánico que intercambia una cierta cantidad de energía (cinética, potencial, presión o térmica) con el fluido que está contenido o que circula a través de ella. Si la máquina absorbe energía del fluido: Motor hidráulico o turbina. Si la máquina suministra energía al fluido: Bomba. Máquinas Térmicas: El fluido de trabajo es compresible y gran parte de la energía intercambiada es térmica. Máquina Hidráulica: Efectos de compresibilidad del fluido despreciables (intercambio de energía cinética, potencial o de presión). Energía Mecánica.

Flujo generalmente turbulento, tridimensional y no estacionario. Análisis dimensional y semejanza física, teoría simplificada (unidimensional, bidimensional), ensayos experimentales.

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Introducción a las Máquinas Hidráulicas: Bomba

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La espectacular Noria Grande, en Abarán, con sus 12 metros de diámetro, pasa por ser la más grande en funcionamiento de toda Europa. Es capaz de elevar más de 30 litros por segundo..

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Tornillo de Arquímedes (siglo III a.C.)

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Bomba Impulsión

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Introducción a las Máquinas Hidráulicas: Turbina

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central

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aliviaderos

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canal de acceso

tubería forzada

aliviadero

central

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Introducción a las Máquinas Hidráulicas: Clasificación

Dinámicas o turbobombas

Centrífugas

Máquinas Hidráulicas

Motores hidráulicos Bombas Transmisiones hidráulicas

Turbinas Hidráulicas

Ruedas de Agua

Motores Hidráulicos Rotativos

Motores Hidráulicos recíprocos

Desplazamiento positivo Neumáticas De chorro

Axiales Mixtas Recíprocas Rotativas Elevadores Unidades neumáticas

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Bombas de desplazamiento positivo:

a)Embolo.

b)Bomba externa de engranajes.

c)Bomba de tornillo doble.

d)Paleta deslizante.

e)Bomba de tres lóbulos.

f)Doble pistón circunferencial.

g)Tubo flexible barredor.

(d)(c)

(b)(a)

succión descarga

cilindro

émbolosuccióntubo de

válvulade succión descarga

válvula de

tubo dedescarga

empaquetadura

(e)

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Bombas de intercambio de cantidad de movimiento

Según la dirección del flujo a la salida del rodete, podemos hablar de,

• bombas centrífugas (perpendicular al eje) • bombas hélice (flujo paralelo al eje) • bombas helicocentrífugas (flujo mixto).

eje derotación

hélicehelicocentrífugacentrífugacentrífuga

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Turbomáquinas o máquinas hidráulicas dinámica: existencia de un rotor, u órgano dotado de álabes que gira, a través del cual el fluido cambia su momento cinético e intercambia energía con él.

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Radiales o centrífugas: el flujo es fundamentalmente radial, las trayectorias de las partículas fluidas está contenidas en planos perpendiculares al eje.

Axiales: el flujo es axial con las trayectorias de las partículas fluidas contenidas en superficies de revolución paralelas al eje.

Mixtas o diagonales: las trayectorias de las partículas fluidos están contenidas en superficies de revolución no cilíndricas. Se acercan o alejan del eje a la vez que tienen un componente axial de la velocidad importante.

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Introducción: Bombas

Bomba centrífuga de 1 etapa

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Bomba axial Bomba centrífuga multietapa

Bomba mixta

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Caudal, Q (Gallons per Minute)

Despla-

zamiento

positivo

Centrífuga

Mixta

Flujo axial

Altura

, H

n (

feet

)

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Introducción a las Máquinas Hidráulicas: Bombas

Instalación en paralelo

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Conjunto de bombas en paralelo

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Conjunto de bombas en paralelo

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Turbinas de acción o impulso: No hay variaciones de presión estática a través del rotor y toda la energía comunicada es en forma de energía cinética. Turbinas Pelton. Características de desniveles superiores a 400 m.

Turbinas de reacción: El fluido cambia su presión al paso por el rótor. Según la dirección del flujo en turbinas radiales, mixtas (Turbinas Francis) o axiales (Kaplan).

Introducción a las Máquinas Hidráulicas: Turbinas

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Embalse

Plena carga Carga parcial

Deflector activo Deflector inactivo

Tubería

Rueda Pelton

Inyector

Nivel del mar

Depósito Amortiguador

de transitorios

Compuertas


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Rodetes de turbinas hidráulicas

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Rango de aplicación de algunas turbinas hidráulicas en función de la altura y caudal de trabajo (Dixon, p. 292).


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