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
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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).