Mhteor.l1. Clasificacion Mh

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


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




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





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)





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





Mquinas de Fluido





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





Bomba centrfugaBomba centrfuga





Bomba axial





MAQUINAS /Bombas de desplazamiento positivo





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





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.



q



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.





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





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





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





Pelton con 1 inyector





Pelton con 6 inyectores





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





c

L L

cTurbina

w

c

A

N

S

V

E

R

S

A

L

A

N

S

V

E

R

S

A

L

c

wFrancis

rodete

E

C

C

I

N

T

R

A

E

C

C

I

N

T

R

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





Turbina Kaplan





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





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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