Transcript TEMA1_CLASE_4_MAQ_HID

PROGRAMA DE INGENIERÍA MECÁNICA
DEPARTAMENTO DE ENERGÉTICA
TEMA 1
INTRODUCCIÓN A LA
MÁQUINAS HIDRAÚLICAS
Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola
UNEFM
MÁQUINAS HIDRÁULICAS
Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola
TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS
TEMA 1
INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS H.
 GENERALIDADES
 TEOREMA DE IMPULSO Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO EN MECÁNICA
DE LOS FLUIDOS
 DEFINICIÓN, CLASIFICACIÓN Y COMPONENTES PRINCIPALES
 DEFINICIÓN DE LAS TURBOMÁQUINAS HIDRÁULICAS
 ECUACIÓN FUNDAMENTAL DE LAS TURBOMÁQUINAS H.
 PRIMERA FORMA DE LA ECUACIÓN DE EULER
 SEGUNDA FORMA DE LA ECUACIÓN DE EULER
 NOTACIÓN DE LOS TRIÁNGULOS DE VELOCIDADES
 GRADO DE REACCIÓN DE LAS TURBOMÁQUINAS HIDRÁULICAS
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TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS
TRIÁNGULOS DE VELOCIDADES
VELOCIDADES CARACTERÍSTICAS EN UN IMPULSOR
VELOCIDAD
RELATIVA,
W:
ES
LA
W
Ω
VELOCIDAD DE UNA PARTÍCULA EN
RELACIÓN A UN OBSERVADOR EN EL
IMPULSOR
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TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS
TRIÁNGULOS DE VELOCIDADES
VELOCIDADES CARACTERÍSTICAS EN UN IMPULSOR
Ω
VELOCIDAD ABSOLUTA, C: ES LA
VELOCIDAD
DE
UNA
PARTÍCULA
RESPECTO A UN OBSERVADOR EN
TIERRA
C
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TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS
EN LA MÁQUINA RADIAL LA VELOCIDAD EN NINGÚN PUNTO TIENE
COMPONENTE AXIAL SOLO TIENE COMPONENTE TANGENCIAL Y RADIAL
EN LA MÁQUINA AXIAL LA VELOCIDAD EN NINGÚN PUNTO TIENE
COMPONENTE RADIAL, SOLO TIENE COMPONENTE AXIAL Y PERIFÉRICA (U1 =
U2) Y EL EFECTO DE LA FUERZA CENTRIFUGA ES NULA
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TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS
EN UNA MÁQUINA MIXTA (RADIO AXIAL) LA VELOCIDAD TIENE TRES
COMPONENTES SEGÚN LOS TRES EJES, RADIAL, AXIAL Y PERIFÉRICA
EN NINGUNA MÁQUINA FALTA LA COMPONENTE PERIFÉRICA QUE SEGÚN LA
ECUACIÓN DE EULER ES ESENCIAL EN LA TRANSMISIÓN DE ENERGÍA
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TRIÁNGULO DE VELOCIDAD EN LA ENTRADA
C1 = U1 + W1
W1
C1
Cm1
Wm1
U1 = Cu1 + Wu1
1
Cu1
1
u1
Wu1
U1: VELOCIDAD PERIFÉRICA Ó VELOCIDAD ABSOLUTA DEL ALABE
C1: VELOCIDAD ABSOLUTA DEL FLUIDO
W1: VELOCIDAD RELATIVA DEL FLUIDO CON RESPECTO AL ALABE
Cm1: COMPONENTE MERIDIONAL DE LA VELOCIDAD ABSOLUTA DEL FLUIDO
Cu1: COMPONENTE PERIFÉRICA DE LA VELOCIDAD ABSOLUTA DEL FLUIDO
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TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS
TRIÁNGULO DE VELOCIDAD EN LA SALIDA
C2 = U2 + W2
W2
C2
Cm2
Wm2
U2 = Cu2 + Wu2
2
Cu2
2
u2
Wu2
U2: VELOCIDAD PERIFÉRICA Ó VELOCIDAD ABSOLUTA DEL ALABE
C2: VELOCIDAD ABSOLUTA DEL FLUIDO
W2: VELOCIDAD RELATIVA DEL FLUIDO CON RESPECTO AL ALABE
Cm2: COMPONENTE MERIDIONAL DE LA VELOCIDAD ABSOLUTA DEL FLUIDO
Cu2: COMPONENTE PERIFÉRICA DE LA VELOCIDAD ABSOLUTA DEL FLUIDO
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2
1
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P  P2  P1 


W
2
2
1
W
2
2

  2 u
1
2
 u12

1. TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA CINÉTICA EN EL
MOVIMIENTO RELATIVO
2. TRABAJO DE LAS FUERZAS CENTRÍFUGAS
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TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS
ECUACIÓN DE EULER
CONSIDERACIONES:
EL FLUJO TIENE ESTRUCTURA DE CHORRO, COMPUESTO POR
UNA GRAN CANTIDAD DE TUBOS DE CORRIENTE QUE REPRODUCEN
LA GEOMETRÍA DE LOS ÁLABES
EL FLUJO TIENE SIMETRÍA AXIAL, TODOS LOS TUBOS DE
CORRIENTE SON ABSOLUTAMENTE IDÉNTICOS GEOMÉTRICA Y
CINEMÁTICAMENTE
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ECUACIÓN DE EULER
CONSIDERACIONES:
 EL FLUJO ES PLANO, NO HAY GRADIENTE DE VELOCIDAD A LO
LARGO DEL EJE PARALELO AL EJE GEOMÉTRICO DE LA MÁQUINA
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TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS
ECUACIÓN DE EULER:
PRIMERA FORMA:
PUNTO DE PARTIDA
APLICACIÓN DE LA ECUACIÓN DEL MOMENTO DE LA CANTIDAD
DE MOVIMIENTO A LA MASA DENTRO DEL CANAL: EL IMPULSO DE
LAS FUERZAS EXTERIORES QUE ACTÚAN SOBRE LA MASA ES
IGUAL A LA VARIACIÓN DEL MOMENTO DE LA CANTIDAD DE
MOVIMIENTO
Mt  QC2l2  QC1l1 
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ECUACIÓN DE EULER:
PASOS:
1. SUSTITUIR EL VALOR DE L, POR EL RADIO CONSTRUCTIVO, R
l1  R1 cos 1
l2  R 2 cos  2
2. DEL TRIÁNGULO DE VELOCIDADES SUSTITUIR C POR CU
C1u  C1 cos 1
C2u  C2 cos  2
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TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS
ECUACIÓN DE EULER
3. SUSTITUIR EL MOMENTO POR LA POTENCIA
N t  M t 
4. UTILIZAR EL CONCEPTO DE TRABAJO Y SU RELACIÓN CON LA
CARGA Y LA POTENCIA
N t  QLt  QgH t
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ECUACIÓN DE EULER:
Ht 

u 2Cu2  u1Cu1 

g
Pt   u 2Cu2  u1Cu1 
ECUACIONES DE
EULER
CONSIDERANDO EL NÚMERO FINITO DE ÁLABES
Ht  Ht 
: COEFICIENTE DE
CORRECCIÓN
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TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS
ECUACIÓN DE EULER PRIMERA FORMA:
EXPRESIÓN ENERGÉTICA
+ MÁQUINAS MOTORAS
- MÁQUINAS GENERADORAS
UNIDADES S.I.: m2/s2
EXPRESIÓN EN ALTURA
UNIDADES S.I.: m
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TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS
ECUACIÓN DE EULER SEGUNDA FORMA:
EXPRESIÓN ENERGÉTICA
+ MÁQUINAS MOTORAS
- MÁQUINAS GENERADORAS
UNIDADES S.I.: m2/s2
EXPRESIÓN EN ALTURA
UNIDADES S.I.: m
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TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS
ECUACIÓN DE EULER EN SU SEGUNDA FORMA:
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TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS
GRADO DE REACCIÓN
EL GRADO DE REACCIÓN EN UNA TURBO MÁQUINA SE REFIERE AL
MODO COMO TRABAJA EL RODETE
Hp: ALTURA DE PRESIÓN DEL RODETE
Hu: ALTURA TOTAL DEL RODETE (ALTURA DE EULER), SIENDO Hu
SIEMPRE POSITIVO
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GRADO DE REACCIÓN
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TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS
GRADO DE REACCIÓN
 MÁQUINAS CON GRADO DE REACCIÓN IGUAL A CERO, SON
MÁQUINAS DE ACCIÓN
 TODAS LAS BOMBAS SON DE REACCIÓN
 LAS TURBINAS HIDRÁULICAS SON DE ACCIÓN Y REACCIÓN
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