mhteor.l1. clasificacion mh
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Mquinas Hidrulicas L.1Escuela Politcnica Superior
GRADO INGENIERA MECNICAMquinas Hidrulicas
Leccin 1: Generalidades sobre Mquinas Hidrulicas
Objetivos: Cl ifi l i d fl id hid li Clasificar las mquinas de fluido hidrulicas Analizar los balances de energa en las
mquinas hidrulicas ( SEMINARIO)
Introducir la teora elemental de las turbomquinas
Conocer las leyes de semejanza en Conocer las leyes de semejanza en turbomquinas
Dpto. de Ingeniera Electromecnica
Area de Mquinas y Motores TrmicosUniversidad de Burgos 1
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Mquinas Hidrulicas L.1Escuela Politcnica Superior
GRADO INGENIERA MECNICAMquinas Hidrulicas
Leccin 1: Generalidades sobre Mquinas Hidrulicas
Objetivos: Cl ifi l i d fl id hid li Clasificar las mquinas de fluido hidrulicas Analizar los balances de energa en las
mquinas hidrulicas ( SEMINARIO)
Introducir la teora elemental de las turbomquinas
Conocer las leyes de semejanza en Conocer las leyes de semejanza en turbomquinas
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GRADO INGENIERA MECNICA
Mquinas de Fluido: Conjunto de elementos mecnicos que it i t bi i (t b j ) l t i permite intercambiar energa mecnica (trabajo) con el exterior,
generalmente a travs de un eje. Mquina Generadora
Supone la variacin de la energa di ibl l
EF > 0 W < 0
disponible en el fluido que circula a travs de la mq inamquina.
Mquina Motora
EF < 0 W > 0
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GRADO INGENIERA MECNICA
M i Fl id ibl l d id d Mquinas Fluido compresible: la densidad varaTrmicas al pasar por la mquina (ej.: aire, =1,2 kg/m3)
Mquinas Fluido incompresible: la densidad NO varaHidrulicas al pasar por la mquina (ej.: agua, =1000 kg/m3)
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GRADO INGENIERA MECNICA
Energas asociadas al fluido
Energa de presin mp/ Fluido a presin en un conducto, prensas, cilindros oleohidrulicos
Energa potencial mgz Agua en un embalse o depsito
Energa cintica mc2Chorro de agua o vapor, gases de
propulsin a reaccing
t i i t ( )Vapor de agua a la entrada de una t bi li t tEnerga trmica e.interna, U(T) turbina, gases calientes en un motor
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Mquinas de Fluido
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GRADO INGENIERA MECNICA
MAQUINAS HIDRAULICAS GENERADORAS. TIPOS
D l i t iti Desplazamiento positivo o volumtricas:
Cmara cerrada y mvil, de volumen
Turbobombas: Un rodete acelera el flujo y esta velocidad se transforma en presin en un Cmara cerrada y mvil, de volumen
variable, en la que se obliga al fluido a avanzar
Permiten incrementos elevados de
velocidad se transforma en presin en un difusor
Permiten impulsar caudales elevados a alturas pequeas Permiten incrementos elevados de
presin a pequeos caudales
El rendimiento vara poco con el caudal
alturas pequeas
El rendimiento depende mucho del caudal
caudal
Aplicaciones: hidrulica de potencia Aplicaciones: trasiego de lquidos
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GRADO INGENIERA MECNICA
Bomba centrfugaBomba centrfuga
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Bomba centrfugaBomba centrfuga
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Bomba axial
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MAQUINAS /Bombas de desplazamiento positivo
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GRADO INGENIERA MECNICA
MAQUINAS HIDRAULICAS/RECEPTORAS O MOTORAS. TIPOS
Motores hidrulicos de desplazamiento positivo o volumtricos:
Cmara cerrada y mvil, de volumen
Turbinas hidrulicas: Un distribuidor acelera el flujo antes de la entrada al rodete de la turbina y ,
variable, en la que el fluido acta sobre un elemento mvil
Movimiento rectilneo (de pistn) o circular
la entrada al rodete de la turbina, donde esta energa se transforma en trabajo mecnico.
Turbinas de reaccin (Francis, Kaplan y ( p )(de paletas o engranajes)
Aplicaciones: direcciones asistidas, maquinaria de construccin, mquinas herramientas
Turbinas de reaccin (Francis, Kaplan y hlice) y de accin (Pelton)
Aplicaciones: generacin de potencia mecnica/elctricaherramientas ec ca/e c ca
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Unas y otras tienen desde luego el mismo principio fsico de
funcionamiento: variacin de cantidad de movimiento del flujoen el rodete.
El fluido, al circular entre los labes del rodete vara sucantidad de movimiento provocando sobre los mismos lap
fuerza correspondiente.
E f l d l l l b li b jEsta fuerza al desplazarse con el labe realiza un trabajo,llamado como sabemos trabajo tcnico Wt o, msespecficamente, trabajo interior en el eje cuando deturbomquinas se trata.
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q
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En el rodete tiene pues lugar una transformacin de energadel flujo en energa mecnica en el eje de la mquina,del flujo e ene ga mecnica e e eje de a qu a,o viceversa.
As pues los canales entre labes en turbinas sonAs pues, los canales entre labes en turbinas son
convergentes, y en bombas divergentes.
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Clasificacin fundamental de las turbinas
Para que el agua llegue a la turbina con una cierta energa hay
que reducir el caudal en la conduccin de acceso, y esto se
consigue con una tobera, donde se transformar la energa
potencial de llegada en energa cintica.
Segn donde tenga lugar esta transformacin la turbina
se clasifican en,
turbinas de accinturbinas de accinturbinas de reaccin
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GRADO INGENIERA MECNICA
Turbina de reaccin (pura)
F
La transformacin de la energa potencial del flujo en energacintica (tobera) se hace en el rodete (no existe en la industria).
F
Esferac
Esfera giratoria deHern (120
a C )c
a.C.)
aspersor
F
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Turbina de accin ( Pelton)La transformacin de la energa potencial del flujo en energa
chimenea de equilibrioSLL
La transformacin de la energa potencial del flujo en energacintica (tobera) tiene lugar en rganos fijos.
LP
q
AEHrSLL
dA
HnH=
rodete
tobera fijaE 1
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GRADO INGENIERA MECNICA
Pelton con 1 inyector
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Pelton con 6 inyectores
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Turbina de reaccin (es mixta de accin y reaccin)La transformacin de la energa potencial del flujo en energaLa transformacin de la energa potencial del flujo en energacintica se realiza una parte en una corona fija y el resto en elrodete (es como una tobera partida).
CORONA11
CORONA
( p )
FIJA
RODETE2
11
2 RODETE
FIJA
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c
L L
cTurbina
w
c
A
N
S
V
E
R
S
A
L
A
N
S
V
E
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S
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wFrancis
rodete
E
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A
E
C
C
I
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A
rodete
fijacorona
fijolabe
S S
labefijo
coronafija
laberodete
12
wc
M
E
R
I
D
I
O
N
A
L
M
E
R
I
D
I
O
N
A
L c w
21
rodetelabe
S
E
C
C
I
N
M
S
E
C
C
I
N
M
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Turbina Kaplan
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Grado de reaccin terico)(
Hgpp )( 21
CORONA11
CORONA
)( 21 pp accin: = 0reaccin: = 0 1
FIJA
RODETE2
11
2 RODETE
FIJAreaccin pura: = 1
Grado de reaccin realgpp )(
tHgpp )( 21
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GRADO INGENIERA MECNICA
CLASIFICACIN SEGN EL FLUJO EN EL RODETE
axialesradiales
labe
rodete
labelabe
adialesmixtas.
MIXTA
rodete
RADIAL
rodete
MIXTARADIAL
AXIAL
Turbinas hidrulicas: axiales y mixtas Bombas: axiales radiales y mixtasBombas: axiales, radiales y mixtas Ventiladores: axiales y radiales.
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