T09 1

Mecánica
de
Fluidos
y
Máquinas
Hidráulicas

Tema
09.
Máquinas
Hidráulicas
(1)


Severiano
F.
Pérez
Remesal

Carlos
Renedo
Estébanez

DPTO.
DE
INGENIERÍA
ELÉCTRICA
Y
ENERGÉTICA

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tema
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3.0


MECÁNICA DE FLUIDOS Y M.H.

MF. T9.- Máquinas hidráulicas
Objetivos:
El objetivo de este tema es desarrollar el concepto de máquina hidráulica y sufuncionamiento. 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)
•  En la segunda seensayan 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 y vapores)
Máquina Hidráulicaes 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 lacirculación 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
Seestudian 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

La velocidad del fluido (C) es la suma vectorial de:
•  Velocidad derotación (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
Para una Bomba Centrífuga:

Alabe director

Voluta

Aspiración:
El líquido es aspirado por el
ojo delrodete

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 fluido en
energía de presión

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T9.- MÁQUINAS HIDRÁULICAS
Fluido (C)

Rotor (U)

Entrada

C1

U1

Salida

C2

U2

Forma del álabeW2

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 velocidades

W1
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

U2

W2

Relativa

C2
β2

α

Forma del álabe

α2

β
r2
r1

β1
α1

W1U2

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 el agua del rodete”

C2m
C2u

W2m

W2
W2u

β2

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T9.- MÁQUINAS HIDRÁULICAS
Fluido (C)

Rotor (U)

Entrada

C1

U1

Salida

C2

U2

α1

C1m W1m
C1u

W1
W1u

β1

α2

β
r2

C1

C2
β2

α

Forma del álabe

W2

Relativa

C1m = W1m
C2m = W2m

En las bombas centrífugas es...