maquinas hidraulicas
Tema 09. Máquinas Hidráulicas (1)
Severiano F. Pérez Remesal
Carlos Renedo Estébanez
DPTO. DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ENERGÉTICA
Este tema se publica bajo Licencia:
CreaNve Commons BY‐NC‐SA 3.0
MECÁNICA DE FLUIDOS Y M.H.
MF. T9.- Máquinas hidráulicas
Objetivos:
El objetivo de este tema es desarrollar el concepto de máquinahidráulica y su
funcionamiento. La máquina hidráulica por excelencia estudiada por los
ingenieros industriales es la turbina hidráulica, pero por su extensa aplicación
destacan las bombas centrífugas y los ventiladores.
El tema se completa con tress prácticas de laboratorio:
• En la primera se explican despieces de máquinas hidráulicas (bombas
centrífugas, turbinas hidráulicas y ventiladores)
• Enla segunda se ensayan bombas centrífugas y sus acoplamientos en
serie y paralelo
• En la tercera se ensayan dos turbinas hidráulicas: pelton y francis
T9.- MÁQUINAS HIDRÁULICAS
Máquinas de Fluidos son máquinas que transforman energía
• Máquina Hidráulicas: no cambian la densidad el fluido
(líquidos, incompresibles)
• Máquinas Térmicas: si se modifica la densidad del fluido
(gases yvapores)
Máquina Hidráulica es una máquina que intercambia energía con un fluido
incompresible
• Motor H.: absorbe E. H. de un fluido (de presión y/o cinética) y
proporciona E. Mec. en el eje
(ej: turbina hidráulica)
• Generador H.: absorbe E. Mec. en el eje y proporciona E. H. a un fluido
(ej: bomba centrífuga)
Similar a las máquinas eléctricas
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T9.- MÁQUINAS HIDRÁULICAS
Clasificación por la continuidad de la circulación del fluido de
trabajo
• Volumétricas o de Desplazamiento Positivo: en cada instante
evoluciona una cantidad determinada de fluido
ej: motor de combustión interna, compresor alternativo, ….
• Dinámicas o Turbomáquinas: circulación continua
ej: bomba centrífuga, ventilador, turbina hidráulica, …
Los cambios y velocidad (dirección y magnitud)del fluido juegan un papel importante
Se estudian con la Ec. De Euler
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T9.- MÁQUINAS HIDRÁULICAS
Las Turbomáquinas tienen un elemento giratorio
(rodete), que posee una serie de álabes con unos
determinados ángulos de incidencia del fluido,
siendo los de entrada (1) , y los de salida (2)
W2
C2
Alabe
β2
Rodete de una
bomba centrífuga
Entrada del agua
P. Fernández
Lavelocidad del fluido (C) es la suma vectorial de:
• Velocidad de rotación (U), debida al giro del rodete
(tangente al giro del mismo)
• Velocidad de traslación a lo largo del rodete (W)
(sigue la dirección del álabe, tangente a él)
Estas velocidades y los ángulos entre ellas forman los
triángulos de velocidades
α2
β1
α1
W1
U2
C1
U1
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T9.- MÁQUINAS HIDRÁULICAS
Parauna Bomba Centrífuga:
Alabe director
Voluta
Aspiración:
El líquido es aspirado por el
ojo del rodete
Rodete:
Comunica energía cinética al
fluido, el flujo pasa de axial a
radial
Alabes directores:
Rodete
Aspiración
Recoger el fluido y lo envía
hacia la voluta sin choques
ni turbulencias (opcionales)
Voluta:
En ella se transforma la
energía cinética del fluidoen
energía de presión
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T9.- MÁQUINAS HIDRÁULICAS
Fluido (C)
Rotor (U)
Entrada
C1
U1
Salida
C2
W2
U2
Forma del álabe
Relativa
C2
β2
α
β
r2
Triángulo de Velocidades
Velocidad del fluido
α1
r1
Velocidad relativa
C1
C1
C1m
Velocidad periférica del rodete
α1
C1u
W1m
W1
β1
α1
Descomposición de
las velocidadesW1
β1
U1
α2
U2
C1
U1
W1
W1u
β1
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T9.- MÁQUINAS HIDRÁULICAS
Fluido (C)
Rotor (U)
Entrada
C1
U1
Salida
C2
W2
Relativa
U2
C2
β2
α
Forma del álabe
α2
β
r2
r1
β1
α1
W1
U2
C1
U1
C1
α1
C2
C1m
α2
C1u
W1m
W1
W1u
β1
C1u y C2u “hacen girar el agua en el rodete”
C1m y C2m “hacen entrar/salir...
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