Universidad de Jaén Departamento de Ingeniería Mecánica y Minera

MÁQUINAS DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES

PROFESOR: PATRICIO BOHÓRQUEZ

Despacho A3-073

Tutorias: Lunes 16:30-19:30,

Jueves 17:30-20:30.

Prácticas: A3-003 | A4-I32

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Planificación de la asignatura

Teoría: 30 horas.

Prácticas: 15 horas (7 de laboratorio y 8 de análisis de resultados).

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

Hay 2 grupos de prácticas

Matrícula en grupo de prácticas (1 o 2) desde Docencia Virtual Clave para acceder a DV: mfi12

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 (60%)

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Bombas funcionando en serie/paralelo

4

Curvas características de una bomba centrífuga

5

Turbina Francis

6

Turbina Pelton

7

Turbina Axial

8

Simulación estática de una bomba centrífuga

9

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

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: Máquinas volumétricas

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.

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Introducción: Turbomáquinas

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: Tipos de turbomáquinas

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

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

Turbomáquinas 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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Introducción: Bombas

Bomba axial Bomba centrífuga multietapa

Bomba mixta

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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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Introducción: Turbinas hidráulicas

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).

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Introducción: Turbina Pelton

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

22

Rodetes de turbinas hidráulicas

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Rangos de trabajo de las turbinas

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