TEMA1_CLASE_4_MAQ_HID
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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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TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS
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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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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TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS
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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TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS
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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