PROYECTO DOCENTE ASIGNATURA: "Máquinas Hidráulicas"

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1 PROYECTO DOCENTE ASIGNATURA: "Máquinas Hidráulicas" Grupo: Grupo 1 (Intensif. Eléctrica + Mec-Const. + Mec-Maq.)(881768) Titulacion: INGENIERO INDUSTRIAL (Plan 98) Curso: DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA/GRUPO Titulación: Año del plan de estudio: Centro: Asignatura: Código: Tipo: Curso: Período de impartición: Ciclo: Grupo: Área: Créditos totales (ECTS): INGENIERO INDUSTRIAL (Plan 98) 1998 E.T.S. de Ingenieros Máquinas Hidráulicas Troncal/Formación básica 5º Primer Cuatrimestre 2º Grupo 1 (Intensif. Eléctrica + Mec-Const. + Mec-Maq.) (1) Mecánica de Fluidos 38.0 Horas totales (ECTS): 95.0 Horas presenciales (ECTS): 41.5 Horas no presenciales (ECTS): 53.5 Créditos totales (LRU): 4.5 Créditos LRU teóricos: 4.0 Créditos LRU prácticos: 0.5 Departamento: Dirección postal: Dirección electrónica: Ingeniería Aeroespacial y Mecán. Fluidos Camino de los Descubrimientos s/n, Sevilla PROFESORADO 1 FERNANDEZ GARCIA-NAVAS, ANTONIO (COORDINADOR/A) Curso académico: 2009/2010 Última modificación: de 13

2 OBJETIVOS Y COMPETENCIAS Objetivos docentes específicos Concer cada una de las partes de las distintas turbobombas y de las turbinas hidráulicas, sabiendo el papel que juegan dentro de la máquina. Tener unos mínimos conocimientos de diseño, para saber la influencia de cada parte de la máquina en el resultado final. Saber como funcionan las distintas máquinas una vez que forman parte de cualquier instalación. Competencias Competencias transversales/genéricas Capacidad de análisis y síntesis (Se entrena de forma moderada) Conocimientos generales básicos (Entrenamiento definitivo de la competencia. No se volverá a entrenar después) Resolución de problemas (Se entrena de forma intensa) Trabajo en equipo (Se entrena débilmente) Capacidad para aplicar la teoría a la práctica (Se entrena de forma moderada) CONTENIDOS DE LA ASIGNATURA Relación sucinta de los contenidos (bloques temáticos en su caso) PARTE I: GENERALIDADES LECCIÓN 1. Máquinas Hidráulicas. Introducción. PARTE II: SEMEJANZA FÍSICA EN TURBOMÁQUINAS. LECCIÓN 2: Análisis dimensional. LECCIÓN 3: Velocidad y diámetro específicos. PARTE III: TEORÍA BÁSICA DE TURBOMÁQUINAS. LECCIÓN 4: Teorema de Euler. PARTE IV: TEORÍA DE TURBOMÁQUINAS CENTRÍFUGAS. LECCIÓN 5: Teoría unidimensional. LECCIÓN 6: Diseño del rotor. PARTE VI: OTROS TIPOS DE MÁQUINAS DE IMPULSIÓN. LECCIÓN 7: Bombas de desplazamiento positivo. PARTE VII: TEORÍA DE TRUBOMÁQUINAS AXIALES. LECCIÓN 8: Movimiento bidimensional a través de una cascada. LECCIÓN 9: Bombas axiales. PARTE VIII: INSTALACIONES HIDRÁULICAS. LECCIÓN 10: Cavitación. LECCIÓN 11: Característica resistente de la red. LECCIÓN 12: Estabilidad. Bombas en serie y paralelo. LECCIÓN 13: Arranque de bombas centrífugas y axiales. Regulación. PARTE IX: TURBINAS. LECCIÓN 14: Turbinas hidráulicas. Generalidades. LECCIÓN 15: Turbinas de acción. LECCIÓN 16: Turbinas de reacción. Relación detallada y ordenación temporal de los contenidos PARTE I: GENERALIDADES (1 hora) LECCIÓN 1. Máquinas Hidráulicas. Introducción. Descripción. Funcionamiento. Clasificación. Aplicaciones típicas. PARTE II: SEMEJANZA FÍSICA EN TURBOMÁQUINAS. (5.5 horas) LECCIÓN 2: Análisis dimensional. Introducción. Altura, potencia, rendimientos. Curvas características de una máquina girando a distintas velocidades. Curvas características de una serie semejante funcionando a la misma velocidad. Relación de los parámetros adimensionales de altura y caudal con las características del rotor de una turbomáquina. Otros parámetros adimensionales. LECCIÓN 3: Velocidad y diámetro específicos. Velocidad específica. Influencia de la geometría del rotor en la velocidad específica. Diámetro específico. Influencia de la rugosidad relativa y del número de Reynolds en los ensayos a escala. Expresiones de Moody, Ackeret y otros. PARTE III: TEORÍA BÁSICA DE TURBOMÁQUINAS. (1.5 horas) LECCIÓN 4: Teorema de Euler. Intercambio de energía en el rotor. Potencia de una turbomáquina. Formas alternativas del Teorema de Euler. Grado de reacción. PARTE IV: TEORÍA DE TURBOMÁQUINAS CENTRÍFUGAS. (8 horas) LECCIÓN 5: Teoría unidimensional. I ntroducción. Curvas características de una máquina funcionando a una velocidad. Pérdidas hidráulicas. Influencia de las fugas y de las pérdidas mecánicas. Influencia del número de álabes. La desviación. Influencia del ángulo &Betha;2 y del grado de reacción. LECCIÓN 6: Diseño del rotor. I ntroducción. Número de escalonamientos. Diámetros del rotor. Velocidades en el rotor. Ángulos de entrada y salida. Otros parámetros.. PARTE VI: OTROS TIPOS DE MÁQUINAS DE IMPULSIÓN. (1 horas) LECCIÓN 7: Bombas de desplazamiento positivo. Bombas alternativas y rotativas. Principio de funcionamiento. Curvas características. Curso académico: 2009/2010 Última modificación: de 13

3 Clasificación. Campos de aplicación. PARTE VII: TEORÍA DE TRUBOMÁQUINAS AXIALES. (1 horas) LECCIÓN 8: Movimiento bidimensional a través de una cascada. Bombas axiales. Descripción. Hipótesis de movimiento bidimensional. Fuerza sobre un perfil. Sustentación y resistencia.. LECCIÓN 9: Bombas axiales. Curvas características. Funcionamiento fuera del punto de diseño. Funcionamiento de la bomba con gastos pequeños. Efectos de los álabes guía. PARTE VIII: INSTALACIONES HIDRÁULICAS. (11 horas) LECCIÓN 10: Cavitación. Aspectos fluidomecánicos. Altura de aspiración. Medida de la NPSH requerida. Funcionamiento con cavitación. Extensión de las reglas de semejanza para incluir la cavitación. LECCIÓN 11: Característica resistente de la red. Curva característica de la red. Punto de funcionamiento. Llenado de más de un depósito. Ejemplos. Redes de distribución. Ejemplos. LECCIÓN 12: Estabilidad. Bombas en serie y paralelo. Estabilidad del punto de funcionamiento. Fenómeno de bombeo. Bombas en serie. Bombas en paralelo. Adaptación del rotor. LECCIÓN 13: Arranque de bombas centrífugas y axiales. Regulación. Arranque de bombas de baja velocidad específica. Arranque de bombas de alta velocidad específica. Regulación del caudal. PARTE IX: TURBINAS. (11 horas) LECCIÓN 14: Turbinas hidráulicas. Generalidades. Funcionamiento teórico de una bomba centrífuga como turbina centrípeta. Pérdidas. Rendimientos. Funcionamiento de una turbina centrípeta en régimen variable. Curva característica. Papel del distribuidor. Curvas características usuales de las turbinas. Colinas de rendimiento. Semejanza en turbinas hidráulicas. Diagramas de ensayo. LECCIÓN 15: Turbinas de acción. Descripción. Rendimiento. Velocidad específica. Dimensiones principales del rotor. Velocidad de embalamiento. LECCIÓN 16: Turbinas de reacción. Descripción de las turbinas Francis. Turbinas axiales. Turbinas Kaplan. Grupos Bulbo. Grupos ternarios y secundarios. Turbino-bombas. ACTIVIDADES FORMATIVAS Relación de actividades formativas del primer semestre Prácticas de campo Horas presenciales: Horas no presenciales: Metodología de enseñanza-aprendizaje: Visita de una central Hidráulica, donde los alumnos podrán ver la instalación final de la que dorma parte una turbina hidráulica. Se hace hincapie en la turbina y sus organos reguladores. Clases teóricas Horas presenciales: Horas no presenciales: Metodología de enseñanza-aprendizaje: Clases de pizarra. Algunas clases, sobre todo divulgativas, imagenes y fotografías de máquinas o de sus partes, se realizan con trasparencias. Curso académico: 2009/2010 Última modificación: de 13

4 Prácticas de Laboratorio Horas presenciales: Horas no presenciales: Metodología de enseñanza-aprendizaje: Se usa un banco de pruebas de bombas centrifugas para obtener las curvas caraterísticas de una bomba girando a varias velocidades. Posteriormente se comprueba tericamente que los resultados a varias velocidades podrían haberse ontenido a partir de una de ellas aplicandosemejanza física BIBLIOGRAFÍA Y OTROS RECURSOS DOCENTES Bibliografía general Turbomachines :a guide to design, selection and theory /O. E. Balje. Balje, O. E Turbomáquinas hidráulicas :turbinas hidraulicas, bombas, ventiladores /Claudio Mataix. Mataix, Claudio Bombas centrífugas y turbocompresores /por Carl Pfleiderer ; traducción de la 4a. edición alemana por Rafael Miravitllas Serradell ; revisada por Luis Thió Rodés. Pfleiderer, Carl, Turbo-machines hydrauliques et thermiques /par Marcel Sédille. Sédille, Marcel Pompes centrifuges et pompes hélices :théorie, tracé et applications /Traduit et adapté par M. Hug; préf. de P. Bergeron. Stepanoff, Alexey J Turbines hydrauliques et leur régulation :théorie, construction, utilisation /par Lucien Vivier. Vivier, Lucien Fluid Mechanics of Turbomachinery /by George F. Wislicenus. Wislicenus, George F Turbomáquinas hidráulicas :turbinas hidraulicas, bombas, ventiladores /Claudio Mataix. Mataix, Claudio Curso académico: 2009/2010 Última modificación: de 13

5 Turbomachines :a guide to design, selection and theory /O. E. Balje. Balje, O. E Bombas centrífugas y turbocompresores /por Carl Pfleiderer ; traducción de la 4a. edición alemana por Rafael Miravitllas Serradell ; revisada por Luis Thió Rodés. Pfleiderer, Carl, Turbo-machines hydrauliques et thermiques /par Marcel Sédille. Sédille, Marcel Pompes centrifuges et pompes hélices :théorie, tracé et applications /Traduit et adapté par M. Hug; préf. de P. Bergeron. Stepanoff, Alexey J Turbines hydrauliques et leur régulation :théorie, construction, utilisation /par Lucien Vivier. Vivier, Lucien Fluid Mechanics of Turbomachinery /by George F. Wislicenus. Wislicenus, George F SISTEMAS Y CRITERIOS DE EVALUACIÓN Y CALIFICACIÓN Sistema de evaluación Obtener como mínimo 5 puntos de los 10 posibles y cumplir determinados criterios El examen se compone de dos partes teoría y probñemas que pesan lo mismo en la nota final. Sin embargo para poder hacer media habrá que aprobar al menos la mitad de las teorías y la mitad de los problemas. CALENDARIO DE EXÁMENES CENTRO: Por definir Fecha: Por definir Hora: Por definir Aula: Por definir TRIBUNALES ESPECÍFICOS DE EVALUACIÓN Y APELACIÓN Curso académico: 2009/2010 Última modificación: de 13

6 Presidente: Vocal: Secretario: Primer suplente: Segundo suplente: Tercer suplente: ANTONIO FERNANDEZ GARCIA-NAVAS JAVIER DAVILA MARTIN JOSE MARIA LOPEZ-HERRERA SANCHEZ JOSE MANUEL GORDILLO ARIAS DE SAAVEDRA PASCUAL RIESCO CHUECA MIGUEL PEREZ SABORID SANCHEZ PASTOR Curso académico: 2009/2010 Última modificación: de 13

7 ANEXO 1: HORARIOS DE LOS GRUPOS NO PRINCIPALES DE LA ASIGNATURA Y DEL GRUPO DEL PROYECTO DOCENTE GRUPO: Grp PRACTICAS de CAMPO de MAQUINAS HIDRAULIC. (906385) GRUPO: Grp PRACTICAS de CAMPO de MAQUINAS HIDRAULIC. (906386) GRUPO: Grp PRACTICAS de CAMPO de MAQUINAS HIDRAULIC. (906387) GRUPO: Grupo 1 (Intensif. Eléctrica + Mec-Const. + Mec-Maq.) (881768) Martes Fecha: Aula: Del 21/09/09 al 12/01/10 Hora: De 10:45 a 12:00 AULA 104 ENTREPLANTA PRIMERA Jueves Fecha: Aula: Del 21/09/09 al 12/01/10 Hora: De 10:45 a 12:15 AULA 104 ENTREPLANTA PRIMERA Curso académico: 2009/2010 Última modificación: de 13

8 GRUPO: Grupo de LABORATORIO DE MAQUINAS HIDRAULICAS (875358) GRUPO: Grupo de LABORATORIO DE MAQUINAS HIDRAULICAS (883692) GRUPO: Grupo de LABORATORIO DE MAQUINAS HIDRAULICAS (875367) GRUPO: Grupo de LABORATORIO DE MAQUINAS HIDRAULICAS (875368) GRUPO: Grupo de LABORATORIO DE MAQUINAS HIDRAULICAS (875369) Curso académico: 2009/2010 Última modificación: de 13

13 GRUPO: Grupo de LABORATORIO DE MAQUINAS HIDRAULICAS (875364) GRUPO: Grupo de LABORATORIO DE MAQUINAS HIDRAULICAS (875365) GRUPO: Grupo de LABORATORIO DE MAQUINAS HIDRAULICAS (875366) Curso académico: 2009/2010 Última modificación: de 13