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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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
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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Introducción a las Máquinas Hidráulicas: Turbina
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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Introducción a las Máquinas Hidráulicas: Bomba
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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Introducción a las Máquinas Hidráulicas: Bomba
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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Introducción a las Máquinas Hidráulicas: Bomba
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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Introducción a las Máquinas Hidráulicas: Bomba
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
Caudal, Q (Gallons per Minute)
Despla-
zamiento
positivo
Centrífuga
Mixta
Flujo axial
Altura
, H
n (
feet
)
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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
Introducción a las Máquinas Hidráulicas: Turbinas