Termodinámica y Mecánica de Fluidos Grados en Ingeniería Marina y Marítima. MF. T6.- Máquinas Hidráulicas

Transcripción

1 Termodinámica y Mecánica de Fluidos Grados en Ingeniería Marina y Marítima MF. T6.- Máquinas idráulicas Las trasparencias son el material de apoyo del profesor para impartir la clase. No son apuntes de la asignatura. Al alumno le pueden servir como guía para recopilar información (libros, ) y elaborar sus propios apuntes Departamento: Area: Ingeniería Eléctrica y Energética Máquinas y Motores Térmicos CARLOS J RENEDO renedoc@unican.es Despachos: ETSN 36 / ETSIIT S Tlfn: ETSN / ETSIIT Termodinámica y Mecánica de Fluidos Grados en Ingeniería Marina y Marítima MF. T6.- Máquinas idráulicas Objetivos: El objetivo de este tema es presentar al alumno el concepto de máquina hidráulica y su funcionamiento. De especial interés, por su extensa aplicación naval, resulta el conocimiento de las bombas centrífugas y los ventiladores. Finalmente se introducen las hélices El tema se completa con dos prácticas de laboratorio: En la primera se explican despieces de máquinas hidráulicas, especialmente bombas centrífugas En la segunda se ensaya una bomba centrífuga, y acoplamientos en serie y paralelo

2 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- Generalidades de las M...- Bombas centrífugas 3.- Turbinas hidráulicas 4.- Ventiladores 5.- Compresores 6.- élices.- Generalidades de las M.. (I) W β C M.. comunican o extraen energía de un fluido Suelen tener un elemento giratorio (rodete), que tiene una serie de álabes con unos determinados ángulo de incidencia del fluido, siendo los de entrada ( ), y los de salida ( ) β U W C U La velocidad del fluido (C) es la suma de: Velocidad de rotación (U), debida al giro del rodete Velocidad de traslación a lo largo del rodete (W), sigue los álabes Estas velocidades y los ángulos entre ellas triángulos de velocidades 3 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- Generalidades de las M.. (II) Para una Bomba Centrífuga: Alabe director Aspiración: Voluta El líquido es aspirado por el ojo del rodete Rodete: Comunica energía cinética al fluido Alabes directores: Recoger el fluido y lo envía hacia la voluta sin choques ni turbulencias (opcionales) Rodete Aspiración Voluta: En ella se transforma la energía cinética del fluido en energía de presión 4

3 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- Generalidades de las M.. (III) W C Fluido (C) Rotor (U) Relativa Entrada C U Salida C U Forma del álabe W W C U C U C U CU WU β β W C U r n r n (m / s) U (m / s) 6 6 U U C Velocidad del fluido C W U β Velocidad periférica del rodete Caudal C A A A Velocidad relativa C A A C sen U C C r r Ancho W sen cos W ro det e C sen W sen cos C cos sen tg U C sen cos tg Si 9º C C U tg (m / s) 5 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- Generalidades de las M.. (IV) W C Fluido (C) Rotor (U) Relativa Entrada C U Salida C U Forma del álabe W W C U C U C U CU WU β β W C U El salto creado por la bomba, : c u cos c u cos g U Si =9º max La altura real: R loss El par motor, C: C (c r cos c r cos ) g La potencia hidráulica, N: N C velang n C 6 6

4 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- Generalidades de las M.. (VI) Fluido (C) Rotor (U) Relativa Entrada C U W C U Salida C U W C U β W C W W C C β β U U U Alabes curvados hacia delante Alabes rectos Alabes curvados hacia atrás 7 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- Generalidades de las M.. (VII) Máquina Axial: W C U β β U W C 8

5 T6.- MAUINAS IDRAULICAS Una bomba centrífuga gira a.5 rpm. La superficie de entrada del agua al rodete es de,3 m, y la de salida,4 m. El diámetro del rodete a la entrada es de,3 m y a la salida de,5 m. Los ángulos de los álabes son: = 9º; = º; = 5º. Calcular: Los triángulos de velocidades (U,U,C ; ) La altura teórica de impulsión La potencia teórica de impulsión W β C β W C U U 9 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- Bombas Centrífugas (I) Provocan el movimiento de un líquido, venciendo las resistencias que impone el circuito hidráulico a su paso, consumen energía Existen principalmente dos tipos de bombas: De desplazamiento positivo: de embolo, rotativas y de tornillo Centrífugas; son las empleadas en los sistemas de climatización, calefacción ; producen un flujo continuo de líquido; el par de arranque es pequeño, lo que hace fácil su accionamiento Características: caudal (m 3 /h o l/h) la presión o altura suministrada, h la altura de aspiración la potencia consumida la presión máxima que puede soportar Presión Potencia Rendimiento NPSr Formas típicas para una bomba centrífuga

6 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- Bombas Centrífugas (II) Ventajas: de sencilla construcción, no requieren tolerancias estrictas no necesitan válvulas, no tienen movimientos alternativos compacta y poco peso, fácil mantenimiento y de vida prolongada Inconvenientes: bajos rendimientos con caudales pequeños no se autoceban (válvula de pie de pozo) Las partes de la bomba son: el rodete. aspiración. carcasa o voluta., puede incluir un difusor (sistema de álabes fijos). empaquetaduras y cierres mecánicos. T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- Bombas Centrífugas (II) Ventajas: de sencilla construcción, no requieren tolerancias estrictas no necesitan válvulas, no tienen movimientos alternativos compacta y poco peso, fácil mantenimiento Rotor y de vida prolongada Inconvenientes: bajos rendimientos con caudales pequeños no se autoceban (válvula de pie de pozo) Rotor Las partes de la bomba son: el rodete. aspiración. carcasa o voluta., puede incluir un difusor (sistema de álabes fijos). empaquetaduras y cierres mecánicos. Difusor Difusor

7 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- Bombas Centrífugas (III) Existen bombas de rotor húmedo (sin mantenimiento, menos ruido, peor rendimiento y para circuitos cerrados) y de rotor seco. Se llama bomba multifase o multietapa a las bombas que tienen varios rodetes encerrados en una única carcasa (rodetes en serie) Eje horizontal Eje vertical 3 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- Bombas Centrífugas (IV) Tipos de rodetes: Cerrados: el habitual, mejor rendimiento, posibles problemas de obstrucción Semiabiertos: sin problemas de obstrucción, se emplean con fluidos sucios Abiertos: sin problemas de obstrucción, muy malos rendimientos hidráulicos por fugas internas Doble aspiración: compensa esfuerzos axiales, para grandes caudales 4

8 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B. C.: Cavitación (I) P Cavitación: vaporización del líquido por la depresión creada en la entrada (ruidos, desgaste de piezas, vibraciones, ) El peligro aumenta con el líquido caliente Cavitando Las bombas centrífugas tienen una altura de aspiración limitada NPS (altura neta de succión positiva): es la presión mínima por debajo de la cual se produce cavitación en la bomba ay dos NPS: NPS requerida: es una característica de la bomba NPS r W g C g,9,3 NPS disponible: es una característica del circuito de aspiración NPS d p atm p sat cota per Tub NPS d NPS,5m r 5 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B. C.: Cavitación (I) P Cavitación: vaporización Aumento de Presión del agua por la depresión creada en la entrada (ruidos, desgaste de piezas, vibraciones, ) El peligro aumenta con agua caliente Vapor Vapor Las bombas centrífugas tienen una altura de aspiración limitada Cavitando NPS (altura neta de succión El chorro positiva): de líquido es la choca presión con mínima por debajo de la cual se produce cavitación en la bomba superficie y la erosiona ay dos NPS: NPS requerida: es una característica de la bomba NPS r W g C g,9,3 NPS disponible: es una característica del circuito de aspiración NPS d p atm p sat cota per Tub NPS d NPS,5m r 6

9 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B. C.: Cavitación (II) NPS d : al la altitud del lugar ( p atm ) y la Tª del líquido ( p sat ) NPS d p atm p γ sat cota per Tub 7 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Leyes de Semejanza En m.c. del fluido Al velocidad de giro (n), el caudal () proporcionalmente, y la presión o altura () suministrada proporcionalmente a n La potencia absorbida (P abs ) es proporcional a n 3 (P abs =..) Al el diámetro del rodete (D r ), y proporcionalmente Al la anchura del rodete, proporcionalmente rpm rpm Drodete ó Drodete / Pabs Pabs Al los ángulos o el nº de álabes cambia la forma de la curva - La curva - se ve afectada por m, y es sensible a la T Para mantener un caudal determinado si T (μ), P abs y /3 rpm rpm rpm rpm Pabs rpm Pabs rpm Se amplia en ventiladores 3 8

10 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Punto de Funcionamiento (I) El punto de funcionamiento está marcado por la intersección entre la curva de la bomba y la de la tubería ( k. ) Circuito abierto: P.estática + Fric. Tubería Circuito cerrado Fricción en Tubería 9 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Punto de Funcionamiento (II) Para variar el punto de funcionamiento de la bomba: Instalando un depósito de acumulación para las puntas de demanda Instalando varias bombas en paralelo Con un bypass y una válvula entre la impulsión y la aspiración Provocando una pérdida de carga con una válvula situada en la tubería de impulsión Variando la velocidad de giro A B A B Al cerrar A B B A

11 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Punto de Funcionamiento (III) A N Comparando consumos: A B B Pot Bypass C V imp C n A B C % T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Punto de Funcionamiento (IV) Control con válvula en la impulsión: ojo al pto de funcionamiento Ej: Control con V impulsión B A cte Cortes en la zona abrupta de la curva de la bomba ofrecen sistemas de cte Cortes en la zona plana de la curva de la bomba son los adecuados para sistemas de variable B A

12 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Punto de Funcionamiento (V) Control con velocidad variable: ojo al pto de funcionamiento n cte Cortes en la zona abrupta de la curva del sistema ofrecen sistemas de cte B A B A Cortes en la zona plana de la curva del sistema son los adecuados para sistemas de variable 3 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Punto de Funcionamiento (VI) Curva Ideal P. por fugas P. por choque P. por recirculación Curva real P. por turbulencia 4

13 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Acoplamientos (I) En paralelo ( suma de caudales) Antiretorno V. Cierre V. Control Las válvulas antiretorno evitan reflujos por paro de una bomba 5 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Acoplamientos (II) En serie ( suma de presiones) Se permite funcionar con sólo una bomba 6

14 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Acoplamientos (III) Una bomba para dos sentidos de circulación V. Cierre V. Control 7 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Acoplamientos (IV) En serie-paralelo V. Cierre V. Control Antiretorno Serie Paralelo 8

15 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Acoplamientos (IV) B B B B Paralelo: suma caudales La presión suministrada por las dos bombas es la misma Serie: suma alturas El caudal suministrado por las dos bombas es el mismo B B B B = = = = 9 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Acoplamientos (V) Paralelo: suma caudales La presión suministrada por las dos bombas es la misma B B B B Para cada se suman los 3

16 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Acoplamientos (V) Paralelo: suma caudales La presión suministrada por las dos bombas es la misma B B B E D B C B A Para cada se suman los 3 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Acoplamientos (V) Paralelo: suma caudales La presión suministrada por las dos bombas es la misma B B B En este tramo sólo debe funcionar B E D C B B Ac. Pa. A Para cada se suman los 3

17 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Acoplamientos (V) B Paralelo: suma caudales La presión suministrada por las dos bombas es la misma B Ac. Ac B El caudal resultante al enfrentar el acoplamiento a la misma tubería que cada una de las bombas individualmente, es menor que la suma de los caudales de las bombas individuales B 33 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Acoplamientos (V) B Paralelo: suma caudales La presión suministrada por las dos bombas es la misma B Ac. Ac El caudal resultante al enfrentar el acoplamiento a la misma tubería que cada una de las bombas individualmente, es menor que la suma de los caudales de las bombas individuales B B Ac. Pa. Ac. 34

18 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Acoplamientos (V) Paralelo: suma caudales La presión suministrada por las dos bombas es la misma B B Ac Ac. Ac Ac B B El caudal suministrado por cada bomba: B y B B Pto func. de B Ac = B = B B Pto func. de B Pto func. de Ac Ac. Pa. B B Ac. 35 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Acoplamientos (VI) Serie: suma alturas El caudal suministrado por las dos bombas es el mismo B B Para cada se suman las B B 36

19 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Acoplamientos (VI) Serie: suma alturas El caudal suministrado por las dos bombas es el mismo B B Para cada se suman las B B A B C D E 37 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Acoplamientos (VI) Serie: suma alturas El caudal suministrado por las dos bombas es el mismo Ac. Pa. B B Para cada se suman las B En este tramo sólo debe funcionar B B A B C D E 38

20 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Acoplamientos (VI) Serie: suma alturas El caudal suministrado por las dos bombas es el mismo B B Ac. B Ac B La altura resultante al enfrentar el acoplamiento a la misma tubería que cada una de las bombas, es menor que la suma de las alturas de las bombas individuales 39 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Acoplamientos (VI) Serie: suma alturas El caudal suministrado por las dos bombas es el mismo Ac. Ac. Pa. B B B B Ac La altura resultante al enfrentar el acoplamiento a la misma tubería que cada una de las bombas, es menor que la suma de las alturas de las bombas individuales 4

21 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Acoplamientos (VI) Serie: suma alturas El caudal suministrado por las dos bombas es el mismo B B Ac. B B Ac. Pa. Pto func. de Ac Pto func. de B La presión suministrada por cada una de las dos bombas B y B Ac Ac B B B B Pto func. de B Ac = B = B 4 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Montaje e Instalación Se debe tener en cuenta: Lugar accesible Fácil aspiración Cebado, válvulas de pie de pozo Alineación Uniones flexibles Válvulas de retención Conos difusores Elementos de medida 4

22 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Selección (I) ay que acudir a las curvas del fabricante: Gráfico de selección rápida Pot NPSr 43 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Selección (II) ay software de fabricantes Tipo de circuito Fluido de trabajo En ventiladores es similar Resultados 44

23 T6.- MAUINAS IDRAULICAS Un bomba girando a.75 rpm tiene una curva como la de la figura. La bomba impulsa agua a través de una tubería de 5 cm de diámetro y 45 m de largo con un factor de fricción =,5. La carga estática es de m y las pérdidas menores se pueden despreciar. Calcular el punto de funcionamiento de la bomba Curva tub. = A + B.v A +. A = (Carga estática, elevación) = m (m.c.a) 3 B Ec Darcy (T4) L L v (m) D g 5 5,5,,,3,4 (m 3 /s) 45 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Otras B; Autocebantes (I) Bajos rendimientos (-4%) De anillos de agua: Rodete excéntrico Lumbreras de entrada y salida en las paredes perpendiculares al eje Como bombas de vacío con gases e Anillo de líquido a Lumbrera de Salida d b D ancho n 6 4 D a) d nº alabes (b a) s Lumbrera de Entrada S 46

24 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Otras B; Autocebantes (II) De canales de derivación: Rodete concéntrico En una, o las dos paredes hay canales de derivación (espiral) Lumbreras de entrada y salida en cada una de las paredes Trabajan mejor con líquidos Lumbrera de Entrada Lumbrera de Salida Placa Anterior Rodete Placa Posterior 47 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Otras B; Engranajes (I) Para líquidos viscosos: aceites, gasóleos, cte n cte Pot cte 3 48

25 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Otras B; Engranajes (II) 49 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Otras B; Tornillo (I) Líquidos viscosos asta presiones > bar Limitar esfuerzos axiales 5

26 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Otras B; Tornillo (II) n 5 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Otras B; Pistones (I) Bajos caudales y grandes presiones Líquidos limpios Caudal cte No depende de la suministrada 5

27 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Otras B; Pistones (II) De simple efecto Impulsión Llenado (t) L Cil S Cil sen De doble efecto Eje medio S Cil L Cil n (t) L Cil LCil S sen S S sen S L S S Cil Cil Eje medio Cil Cil Cil Eje L Cil n 53 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Otras B; Dosificadoras (I) Rotor Cabeza idráulica Lumbrera de Dosificación Entrada de Líquido Lumbrera de Admisión Lumbrera de Distribución Salida de Líquido Lumbrera de Escape Embolos Admisión Impulsión 54

28 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Otras B; Axiales (I) Recirculadoras Agitador 55 T6.- MAUINAS IDRAULICAS.- B.C.: Otras B; Peristálticas (I) Empleadas para bombear: Fluidos estériles (evitar contaminación) Fluidos agresivos (evitar daño en la bomba) 56

29 T6.- MAUINAS IDRAULICAS Una bomba de émbolo de doble efecto (d embolo =5mm,d vastago = 5 mm, carrera = 375 mm, n = 6 rpm) tiene una presión en la aspiración de -4,5 m.c.a. y de impulsión de 8 m.c.a., calcular: La fuerza que requiere la bomba en las dos carreras El caudal de la bomba La potencia absorbida 57 T6.- MAUINAS IDRAULICAS 3.- Turbinas idráulicas Aprovechan la energía potencial o cinética de un líquido para transformarla en energía mecánica Existen múltiples tipos; su clasificación se suele hacer en de acción y de reacción Turbina Pelton: de acción, cazoletas e inyector, en saltos grandes con pequeños caudales. Turbina Francis: de reacción, álabes, distribuidor, en pequeños saltos y grandes caudales. Turbina Kaplan: de reacción, similar a una hélice. Para pequeños saltos hidráulicos. 58

30 T6.- MAUINAS IDRAULICAS Un turbina produce 93 kw bajo un salto de 64 m Cuanto se incrementa su velocidad si se instala en un salto de 88 m Si se mantiene el rendimiento, cual sería la potencia desarrollada 59 T6.- MAUINAS IDRAULICAS 4.- Ventiladores (I) Destinados a producir movimiento de aire. Los conceptos fundamentales son: Caudal volumétrico. Incremento de la presión estática. Potencia disponible. Rendimiento del ventilador. Ruido, las dimensiones, o el modo de arrastre Tres tipos de presiones: Presión estática, sobre las paredes del conducto Dinámica, al convertir la energía cinética en presión Total que es la suma de las dos PD no cambia P.E. P.D. P.T. P.E. P.D. P.T. Tiende a succionar Tiende a empujar PT aumenta 6

31 T6.- MAUINAS IDRAULICAS 4.- Ventiladores (II) Clasificación (I): Por la diferencia de presión estática: Alta presión: 8 < p >3mm.c.a. Media presión: 9 < p < 8 mm.c.a. Baja presión: p < 9 mm.c.a. Por el sistema de accionamiento: Accionamiento directo Accionamiento indirecto por transmisión Por el modo de trabajo: Ventiladores axiales: mueven grandes caudales con incrementos de presión estática baja. élice Tubo axial: en una envolvente, dan mayores presiones, generan mucho ruido 6 T6.- MAUINAS IDRAULICAS 4.- Ventiladores (III) Clasificación (II): Por el modo de trabajo (II): Ventiladores centrífugos: el flujo de salida es perpendicular al de entrada. De alabes curvados hacia delante De alabes curvados hacia atrás De álabes rectos a radiales; captación de residuos Ventiladores transversales; la trayectoria del aire en el rodete es normal al eje tanto a la entrada como a la salida. Ventiladores helicocentrífugos; son intermedios entre los centrífugos y los axiales, en ellos el aire entra como en los helicoidales y sale como en los centrífugos 6

32 T6.- MAUINAS IDRAULICAS 4.- V.: Curvas Características (I) P (mm.c.a.) Pot (kw) P estática (mm.c.a.) Vent. Centrífugo p Tot Pot (%) p est (p T ) Vent. elicocentrífugo (p est ) Vent. Axial p din (m 3 /h) (m 3 /h) 63 T6.- MAUINAS IDRAULICAS 4.- V.: Curvas Características (II) %P max C. Radial %P max Tubo axial C. Adelante C. Atrás 6% Axial mural Z. de T. Zona de Trabajo Zona de Trabajo 3% 85% % max 3% 68% % max %P max Z. de T. elicocentrífugo Transversal Z. de T. 4% 55% 9% % max 64

33 65 Variación de la velocidad de giro: n n n n 3 n n Pot Pot n n log 5 Lw Lw Variación del diámetro del rodete: 3 D D D D 5 D D Pot Pot D D log 7 Lw Lw Variación de la densidad del aire: Pot Pot log Lw Lw T6.- MAUINAS IDRAULICAS 4.- V.: Leyes de semejanza (I) caudal, Presión, Pot Potencia absorbida, Lw ruido Son iguales para las B.C. En m.c. del fluido En m.c. del fluido En mm.c.agua En m.c. del fluido 66 Variación de las prestaciones: 4 / 4 / / D D 4 3 / 4 3 / / n n Pot Pot log log Lw Lw Variación varios parámetros: 3 n n D D 5 5 n n D D Pot Pot log n n log 5 D D log 7 Lw Lw 4 3 / 4 3 / / n n T6.- MAUINAS IDRAULICAS 4.- V.: Leyes de semejanza (II) Son iguales para las B.C.

34 T6.- MAUINAS IDRAULICAS 4.- V.: Pto Funcionamiento P C C P C Depende del sistema de distribución de aire (es cambiante, filtros) p q p C Control del caudal Para variable Para cte No Compuertas de lamas paralelas Compuertas de lamas opuestas 67 T6.- MAUINAS IDRAULICAS 4.- V.: Acoplamiento (I) Serie: suma de presiones El caudal suministrado por los dos ventiladores es el mismo P Conducto P Ac V+V V P 68

35 T6.- MAUINAS IDRAULICAS 4.- V.: Acoplamiento (II) V. tuboaxiales en serie El aire sale en la dirección axial, pero tiene cierta velocidad de rotación P La corona directriz en la descarga pone el aire en dirección axial minimizando la pérdida de carga Con directriz de descarga Conducto P Ac V 69 T6.- MAUINAS IDRAULICAS 4.- V.: Acoplamiento (III) V. tuboaxiales en serie El aire sale en la dirección axial, pero tiene cierta velocidad de rotación P La corona directriz en la descarga pone el aire en dirección axial minimizando la pérdida de carga Los ventiladores con igual sentido de rotación minimizan la velocidad relativa con la que el aire ve el giro del do ventilador y por lo tanto su efecto es reducido P Ac V Con directriz de descarga Conducto Con el mismo giro 7

36 T6.- MAUINAS IDRAULICAS 4.- V.: Acoplamiento (IV) V. tuboaxiales en serie El aire sale en la dirección axial, pero tiene cierta velocidad de rotación En contrarotación P La corona directriz en la descarga pone el aire en dirección axial minimizando la pérdida de carga Con directriz de descarga Conducto P Ac Los ventiladores con distinto sentido de rotación aumentan la velocidad relativa con la que el aire ve el giro del do ventilador y por lo tanto su efecto se potencia V Con el mismo giro 7 T6.- MAUINAS IDRAULICAS 4.- V.: Acoplamiento (V) Paralelo: suma de caudales La presión suministrada por los dos ventiladores es la misma P Cuidado con los acoplamientos en serie cuando la curva del ventilador presenta un máximo relativo C C P V+V Conducto V V+V V La curva del acoplamiento serie presenta una forma extraña, y puede que el funcionamiento sea inestable Ac 7

37 T6.- MAUINAS IDRAULICAS 4.- V.: Selección (I) Datos generales Datos del conducto 73 T6.- MAUINAS IDRAULICAS 4.- V.: Selección (II) Ventilador Curva

38 T6.- MAUINAS IDRAULICAS Un ventilador debe suministrar 5. m 3 /h, en sus condiciones normales de presión y T ( =, kg/m 3 ) suministra una presión de mm.c.a. y consume 48 W; calcular el punto de trabajo si se le instala en una cámara de refrigeración a -35ºC ( =,48kg/m 3 ) 75 T6.- MAUINAS IDRAULICAS Un ventilador aspira de una gran habitación que está a 75 mm.g y,5 kg/m 3, el aire se impulsa por un conducto rectangular de,5 m.ala salida del ventilador la presión es de 75 mm.c.a, y un tubo de Prandtl marca una presión (dinámica) de 88 mm.c.a., calcular: Las presiones estática, dinámica y total que suministra el ventilador La velocidad de aire en el conducto de salida Caudal de aire que proporciona el ventilador Potencia suministrada por el ventilador 76

39 T6.- MAUINAS IDRAULICAS 5.- Compresores (I) Clasificación por el accionamiento Eléctrico, más habituales, problema de saturación de la líneas eléctricas Por motoresdegas, fácil regulación de velocidad, requieren de instalación adicional y mantenimiento. 77 T6.- MAUINAS IDRAULICAS 5.- Compresores (II) Clasificación por separación del compresor y el accionamiento Abiertos, separación entre el compresor y el accionamiento, tiene partes accesibles, problema de estanqueidad en el eje. erméticos, generalizados en los equipos de pequeña potencia, hay interacción de las averías. Semiherméticos, herméticos con cierta accesibilidad. 78

40 T6.- MAUINAS IDRAULICAS 5.- Compresores (III) Clasificación por el modo de compresión (I) Alternativos: Flujo pulsante (varios cilindros) Necesitan válvulas (ruido) La presión de descarga se auto ajusta Válvula de Admisión V. de Escape ADMISION DESCARGA Cilindro Segmentos p adm > p int V.A. abierta p des > p int V.D. cerrada p adm < p int V.A. cerrada p des < p int V.D. abierta Pistón Biela La capacidad se puede regular descargando cilindros 79 T6.- MAUINAS IDRAULICAS 5.- Compresores (III) Clasificación por el modo de compresión (II) De pintones axiales: 8

41 T6.- MAUINAS IDRAULICAS 5.- Compresores (IV) Clasificación por el modo de comp. (III) Rotativos (I): no tienen válvulas de admisión De Paletas: silenciosos, pero muy sensibles a la entrada de líquido 8 T6.- MAUINAS IDRAULICAS 5.- Compresores (V) Clasificación por el modo de comp. (IV) Rotativos (I): no tienen válvulas de admisión De Paletas: silenciosos, pero muy sensibles a la entrada de líquido De Rodillo: débil estanqueidad 8

42 T6.- MAUINAS IDRAULICAS 5.- Compresores (V) Clasificación por el modo de comp. (IV) Rotativos (I): no tienen válvulas de admisión De Paletas: silenciosos, pero muy sensibles a la entrada de líquido De Rodillo: débil estanqueidad 83 T6.- MAUINAS IDRAULICAS 5.- Compresores (V) Clasificación por el modo de compresión (IV) Rotativos (II): De Doble Tornillo: el sellado entre la alta y la baja presión se realiza con el aceite lubricante. Sin válvulas, tiene fija la relación de compresión Regulación de capacidad y relación de compresión con lumbrera de descarga 84

43 T6.- MAUINAS IDRAULICAS 5.- Compresores (VI) Clasificación por el modo de compresión (V) Rotativos (III): De Tornillo Simple: el control de capacidad se realiza con un anillo. Scroll: son dos espirales. Tiene relación de compresión fija la regulación de la capacidad se hace con varias lumbreras de descarga 85 T6.- MAUINAS IDRAULICAS 5.- Compresores (VII) Clasificación por el modo de compresión (VI) Rotativos (IV): De Engranajes: Centrífugos: grandes volúmenes, con baja relación de compresión V. antirretorno Flujo Axial 86

44 T6.- MAUINAS IDRAULICAS 6.- élices (I) Principio de Acción-Reacción Empujan agua hacia atrás, el barco reacciona adelante F a (axial), produce el empuje, en propulsión interesa maximizarla F u (tangencial) F A(p p ) (v v) 87 T6.- MAUINAS IDRAULICAS 6.- élices (II) La fuerza resultante se puede descomponer en: F a (axial), produce el empuje en propulsión interesa maximizarla F u (tangencia, rotación) en aerogeneradores interesa maximizarla Estela Cantidad de Movimiento dv F m a ( Vol) dt ( dt) dv dt dv Fuerza Propulsiva F prop (v v) A (p p ) P F / A F A P Potencia Propulsiva P prop W t prop F prop d F t prop v (v v) v 88

45 T6.- MAUINAS IDRAULICAS 6.- élices (II) P ac P prop Potencia de Accionamiento m (v Energía Ecinetica t t t (v v) v v ) t (v v ) (v v t Vol (v t ) v ) Estela Rendimiento de la Propulsión prop P P prop ac v v v 89