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1 MÁQUINAS E INSTALACIONES DE FLUÍDOS Parte A - Temas de teoría Parte B - Ejercicios resueltos Parte C - Grupos motobomba BERNABÉ JIMÉNEZ PADILLA (WEBernabe) Grado en INGENIERÍA MECÁNICA - EPSL

2 MÁQUINAS E INSTALACIONES DE FLUÍDOS Temas de teoría BERNABÉ JIMÉNEZ PADILLA (WEBernabe) Grado en INGENIERÍA MECÁNICA - EPSL

3 MÁQUINAS E INSTALACIONES DE FLUÍDOS ÍNDICE Tema 1 Introducción a las máquinas de fluidos Tema 2 Teoría ideal de turbomáquinas hidráulicas Tema 3 Semejanza física en turbomáquinas Tema 4 - Teoría de turbomáquinas centrífugas Tema 5 - Teoría de turbomáquinas axiales Tema 6 - Turbinas hidráulicas Tema 7 - Cavitación en turbomáquinas Tema 8 - Instalaciones de bombeo y turbinación

4 MÁQUINAS E INSTALACIONES DE FLUÍDOS Tema 1 Introducción a las máquinas de fluidos

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6 MÁQUINAS E INSTALACIONES DE FLUÍDOS Tema 2 Teoría ideal de turbomáquinas hidráulicas

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8 MÁQUINAS E INSTALACIONES DE FLUÍDOS Tema 3 Semejanza física en turbomáquinas

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10 MÁQUINAS E INSTALACIONES DE FLUÍDOS Tema 4 Teoría de turbomáquinas centrífugas

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12 MÁQUINAS E INSTALACIONES DE FLUÍDOS Tema 5 Teoría de turbomáquinas axiales

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14 MÁQUINAS E INSTALACIONES DE FLUÍDOS Tema 6 Turbinas hidráulicas

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16 MÁQUINAS E INSTALACIONES DE FLUÍDOS Tema 7 Cavitación en turbomáquinas

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18 MÁQUINAS E INSTALACIONES DE FLUÍDOS Tema 8 Instalaciones de bombeo y turbinación

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20 MÁQUINAS E INSTALACIONES DE FLUÍDOS Ejercicios resueltos BERNABÉ JIMÉNEZ PADILLA (WEBernabe) Grado en INGENIERÍA MECÁNICA - EPSL

21 MÁQUINAS E INSTALACIONES DE FLUÍDOS ÍNDICE Parte 1 - Bombas hidráulicas Parte 2 - Turbinas hidráulicas Parte 3 - Cavitación en bombas Parte 4 - Instalaciones de bombeo

22 MÁQUINAS E INSTALACIONES DE FLUÍDOS Parte 1 BOMBAS HIDRÁULICAS

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24 MÁQUINAS E INSTALACIONES DE FLUÍDOS Parte 2 TURBINAS HIDRÁULICAS

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26 MÁQUINAS E INSTALACIONES DE FLUÍDOS Parte 3 CAVITACIÓN EN BOMBAS

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28 MÁQUINAS E INSTALACIONES DE FLUÍDOS Parte 4 INSTALACIONES DE BOMBEO

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30 MÁQUINAS E INSTALACIONES DE FLUÍDOS Grupos motobomba BERNABÉ JIMÉNEZ PADILLA (WEBernabe) Grado en INGENIERÍA MECÁNICA - EPSL

31 GRUPOS MOTOBOMBA 01 Selección de grupos motobomba INSTALACIÓN 01 Se representa, de forma esquemática la instalación de elevación de agua desde una bomba (A) situada en un sondeo profundo que eleva un QA hasta una planta de tratamiento de agua (C) (Sala de filtrado y rebombeo). Posterior al sistema de filtrado, se instala una segunda bomba (en serie con la anterior) que eleva un caudal QC a un depósito de regulación abierto a la atmósfera, situado en D. Bombeo D Bombeo L1 L2 Filtrado C B A Datos: Las bombas se sitúan en la cota A= 0 m y la cota C= 200 m. La SLL para el caudal elevado desde la bomba A se sitúa en la cota B = 20 m. L1 es la longitud total de la tubería desde la impulsión de la bomba A hasta la entrada en filtrado, antes de C. L2 es la longitud desde la impulsión de la bomba C hasta la entrada en el depósito situado en la cota D= 350 m. Para la elección del diámetro de las distintas conducciones, se permite la simplificación de elección del diámetro según velocidad, así se escogerá el diámetro cuya velocidad esté más próxima a 1,2 m/s (para velocidades comprendidas entre 1 m/s y 1,8 m/s).

32 GRUPOS MOTOBOMBA 02 Los diámetros interiores de las tuberías de fundición a utilizar podrán ser (en mm): La pérdida de carga total se calculará según la ecuación general de pérdidas para tuberías, considerándose un 20% el valor de las pérdidas secundarias. 8 Q 2 Hr = 1,2 f L π 2 g D5 f = 0,2 ; El filtrado requiere un mínimo de 196 kpa para su correcto funcionamiento. En C no hay depósito de agua. Densidad del agua ϒ = 9,81 kn/m3 Ejercicio 1: a) Bomba situada en A óptima para las condiciones del problema. b) Bomba situada en C óptima para las condiciones requeridas. INDICAR CON LA RESPUESTA CORRESPONDIENTE Tipo y número de bomba/s (marca y modelo) que se situaría en A y C Características de las bomba/s elegidas (curvas Q/H), P/H, rto/h ), y comentarios del proceso de selección, comparando con otros modelos. Croquis del modelo de bomba / imagen de la bomba elegida. (dibujo a mano alzada y/o fotografía).

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34 GRUPOS MOTOBOMBA 12 Selección de grupos motobomba INSTALACIÓN 02 Se representa, de forma esquemática, la instalación de elevación de agua desde un río con aguas cargadas A, QA hasta un desarenador B, rebombeo QB a depósito de regulación cerrado C, con una presión requerida de 100 kpa. Bombeo D Aspiración h E L4 Bombeo L3 X Desarenador y D Datos: Bomba en A sumergida apta para río con aguas cargadas. Bomba en B instalada sobre plataforma volada y cubierta con tubería de aspiración. Las bombas se sitúan en las cotas D= 350 m. y E= 390 m. Dimensiones: x= 4m. y= 2m. Para la elección del diámetro de las distintas conducciones, se permite la simplificación de elección del diámetro según velocidad, así se escogerá el diámetro cuya velocidad esté más próxima a 1,2 m/s (para velocidades comprendidas entre 1 m/s y 1,8 m/s).

35 GRUPOS MOTOBOMBA 13 Los diámetros interiores de las tuberías de fundición a utilizar podrán ser (en mm): La pérdida de carga total se calculará según la ecuación general de pérdidas para tuberías, considerándose un 20% el valor de las pérdidas secundarias. 8 Q 2 Hr = 1,2 f L π 2 g D5 f = 0,2 ; El filtrado requiere un mínimo de 196 kpa para su correcto funcionamiento. En C no hay depósito de agua. Densidad del agua ϒ = 9,81 kn/m3 Ejercicio 2: a) Bomba situada en D óptima para las condiciones. b) Bomba situada en E óptima para las condiciones requeridas. INDICAR CON LA RESPUESTA CORRESPONDIENTE Tipo y número de bomba/s (marca y modelo) que se situaría en D y E Características de las bomba/s elegidas (curvas Q/H), P/H, rto/h ), y comentarios del proceso de selección, comparando con otros modelos. Croquis del modelo de bomba / imagen de la bomba elegida. (dibujo a mano alzada y/o fotografía).

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37 GRUPOS MOTOBOMBA 26 Ejercicio 4 : Hallar la viga tipo IPN y las dimensiones del cubo (hexaedro regular) de hormigón de lado L necesario para que sea capaz de soportar el peso de la bomba, del agua contenida en la tubería (se desprecia el peso de la tubería). Metodología: 1. Para hallar el perfil IPN óptimo, se considerará que éste está fabricado con acero S235 y se tomará como criterio de diseño el menor perfil que no rebase el límite elástico del acero, considerando un factor de seguridad de 2.0. (Nota: en un acero S235 el límite elástico es fy=235 N/mm2) 2.- Para el dado de hormigón, se considerará como criterio de dimensionamiento el lado L que evite el vuelco del conjunto considerando un factor de seguridad de 2.0. De manera simplificada, se considerará que el vuelco se produce en la esquina inferior del cubo más cercana a la ladera y se despreciará la acción del terreno que rodea a dicho cubo, considerando éste únicamente apoyado en su base. Datos: Densidad del hormigón 2500 Kg/m3, del agua 1000 Kg/m3. Detalle de la sustentación de la Bomba sumergida x = 4m Tubería y = 2m Perfil IPN Dado de hormigón L Bomba sumergida

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