Código: Titulación: Ingeniero Técnico Industrial (Electricidad) Curso: 2, 2C

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1 ASIGNATURA: Máquinas Hidráulicas en Centrales Eléctricas Código: Titulación: Ingeniero Técnico Industrial (Electricidad) Curso: 2, 2C Profesor(es) responsable(s): Blas Zamora Parra Departamento: Ingeniería Térmica y de Fluidos Tipo (T/Ob/Op): T Créditos (T+P): 1,5+3 Descriptores de la asignatura según el Plan de Estudios: Sistemas de generación. Turbinas hidráulicas. Presas Objetivos de la asignatura: Dar a conocer al alumno los sistemas de aprovechamiento hidráulico, así como los procedimientos de cálculo de sistemas de tuberías a presión y de lámina libre. El alumno deber ser capaz al término de la asignatura de analizar y calcular cualquier tipo de instalación hidráulica incluyendo turbomáquinas hidráulicas Materias relacionadas con esta asignatura: - Mecánica de fluidos Programa de la asignatura A. Programa de Teoría: BLOQUE I. MOVIMIENTO EN CONDUCTOS Lección 1 Introducción al flujo turbulento. Movimiento turbulento en conductos Características del flujo turbulento. Métodos de análisis. Valores medios. Escalas. Ecuaciones generales de Reynolds del movimiento turbulento. Problemas de cierre. Ecuación de conservación de la cantidad de movimiento. Efecto de la rugosidad en la pérdida de presión. Diagramas de Moody y Nikuradse. Fórmulas para la pérdida de carga. Ecuaciones del movimiento turbulento en conducto de sección lentamente variable. Lección 2 Cálculo de tuberías y pérdidas localizadas Consideraciones previas.

2 Cambios de sección. Diafragmas y orificios calibrados. Cambios de dirección. Válvulas y otros elementos. Tuberías en serie y en paralelo. Fórmulas empíricas para el flujo en tuberías. Redes de tuberías. Método de Hardy-Cross Lección 3 Movimientos no estacionarios de líquidos en conductos. Golpe de ariete Introducción Ecuaciones del movimiento. Condiciones iniciales y de contorno. Aplicación a la aceleración de la corriente en un tubo. Efectos de compresibilidad en el flujo de líquidos en tuberías. Descripción del golpe de ariete. Tipos de cierre. BLOQUE II. FLUJO EN CANALES ABIERTOS Lección 4 Flujo uniforme en canales Ecuaciones del movimiento uniforme en canales. Concepto de sección óptima. Ejemplo de aplicación: flujo en conductos cerrados empleados como canales. Energía específica y flujo crítico. Lección 5 Flujo no uniforme en canales. Resalto hidráulico Ecuaciones del movimiento no uniforme en canales. Número de Froude. Flujos subcrítico y supercrítico. Resalto hidráulico. Disipación de energía en el resalto hidráulico. Transiciones. Energía específica y profundidades alternativas. Ejemplo de aplicación: mediciones de flujo en canales abiertos. BLOQUE III. INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS. TEORÍA GENERAL DE TURBOMÁQUINAS Lección 6 Introducción y generalidades sobre las Máquinas Hidráulicas Clasificación de las máquinas de fluidos. Elementos característicos de una turbomáquina. Clasificación y tipos de turbomáquinas. Energía hidráulica Lección 7 Balance energético de una máquina hidráulica. Instalaciones de bombeo y turbinación Ecuación integral de la energía.

3 Ecuación integral de la energía interna. Ecuación integral de la energía mecánica. Balance de energía mecánica y rendimientos en bombas hidráulicas. Balance de energías mecánica y rendimientos en turbinas hidráulicas. Instalaciones de bombeo y turbinación. Lección 8 Análisis dimensional y semejanza física en turbomáquinas Variables de funcionamiento en una turbomáquina. Reducción del número de parámetros adimensionales. Efecto de la viscosidad. Curvas características en bombas hidráulicas. Curvas características en turbinas hidráulicas. Coeficientes adimensionales. Velocidad específica y potencia específica. Diámetro específico. Diagrama de Cordier. Lección 9 Teoría general de turbomáquinas hidráulicas Sistemas de referencia. Volumen de control. Ecuación de conservación de la masa. Ecuación de conservación del momento cinético. Teorema de Euler. Discusión de la ecuación de Euler. Formas alternativas de la ecuación de Euler. Ecuación de Bernoulli en el movimiento relativo. Grado de reacción. Teorías unidimensional y bidimensional. Teoría general de turbomáquinas axiales. BLOQUE IV. MÁQUINAS E INSTALACIONES HIDRÁULICAS REALES. CENTRALES HIDROELÉCTRICAS Lección 10 Fenómenos de cavitación Fundamentos y efectos de la cavitación. Altura neta de aspiración y NPSH. Condiciones de cavitación en una turbomáquina hidráulica. Semejanza física y cavitación. Parámetro de Thoma. Velocidad específica de aspiración Cavitación en turbinas. Lección 11 Elementos para el cálculo de bombas e instalaciones de bombeo Pérdidas, rendimientos y curvas características de una bomba centrífuga. Instalación de bombeo. Punto de funcionamiento. Regulación del punto de funcionamiento. Acoplamiento de bombas en serie y en paralelo. Elementos complementarios de las bombas centrífugas. Lección 12 Elementos para el cálculo e instalación de turbinas hidráulicas Selección e instalación de turbinas hidráulicas. Curvas características de la turbinas de reacción en función del caudal. Regulación del punto de funcionamiento. Efecto del distribuidor. Curvas características de las turbinas de reacción en función del régimen de giro.

4 Turbinas de acción o Pelton. Regulación y curvas características de las turbinas de acción. Lección 13 Centrales hidroeléctricas (I). Instalaciones hidráulicas Introducción Clasificación y descripción general de centrales, presas y embalses. Instalaciones hidráulicas de alimentación de las turbinas. Tuberías forzadas. Transitorios. Golpe de ariete y chimeneas de equilibrio. Lección 14 Centrales hidroeléctricas (II). Tipos de centrales y regulación Centrales reversibles. Máquinas reversibles. Centrales de acumulación por bombeo. Regulación de un río. Producción y consumo de energía eléctrica. Automatización de centrales hidroeléctricas. Lección 15 Máquinas de desplazamiento positivo y transmisiones hidráulicas Máquinas de desplazamiento positivo. Tipos y clasificación. Bombas hidráulicas alternativas y rotativas. Curvas características. Motores hidráulicos de desplazamiento positivo. Curvas características. Transmisiones hidráulicas. Acoplamientos hidráulicos. Curvas características. Convertidor de par. Curvas características. Bombas de desplazamiento positivo en sistemas oleohidráulicos. B. Programa de Prácticas (resumido): Denominación de la práctica Duración (h) Tipo de práctica (Aula, laboratorio, informática) Ubicación física (sede Dpto., aula informática,...) Determinación experimental de coeficientes 2,5 Laboratorio Alfonso XIII de pérdidas de carga en instalaciones neumáticas e hidráulicas Curvas características de bombas centrífugas 1 Laboratorio Alfonso XIII Curvas características de turbinas de reacción 2 Laboratorio Alfonso XIII (Francis) y de acción (Pelton) Acoplamiento de bombas en serie y paralelo 1 Laboratorio Alfonso XIII Golpe de ariete 0,5 Laboratorio Alfonso XIII Centrales hidroeléctricas 2 Aula Alfonso XIII Análisis de redes por ordenador 2 Informática Aula Informática La Muralla Visita a la Central Hidroeléctrica del Talave (optativa) Viaje de prácticas Albacete C. Bibliografía básica: Crespo, A., Mecánica de Fluidos, Sección de Publicaciones, ETSII, UPM, Hernández Krahe, J.M., Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas, UNED, Madrid, 1976, Mataix, C., Turbomáquinas Hidráulicas, ICAI, Madrid, Polo Encinas, M., Turbomáquinas Hidráulicas, Limusa, 1989.

5 Viedma, A., y Zamora, B., Teoría y problemas de Máquinas Hidráulicas, Horacio Escarabajal, 3ª ed., Zoppetti, G., Centrales Hidroeléctricas: su Estudio, Montaje y Ensayo, Gustavo Gili, D. Evaluación del alumno: Composición de los exámenes: Teoría: Preguntas y cuestiones numéricas del programa de teoría, sin ningún tipo de material de ayuda. Tiempo. 1 ¼ hora. Problemas: Dos o tres problemas, con cierto material de consulta. Tiempo: 3 horas. Evaluación: Para la presentación al examen, se exigirá la asistencia previa a las prácticas de laboratorio. Para conseguir superar la asignatura, es preciso la entrega y aceptación (5 puntos al menos) del cuaderno de prácticas. Los cuadernos de prácticas se redactarán fundamentalmente de forma individual, aunque se admitirán grupos de dos personas, siendo la valoración del 15 % de la nota final. La nota del examen (85 % de la nota final) está compuesta por el 40 % de la nota de teoría y por el 60 % de la nota de problemas. La nota mínima exigida en cada parte del examen es de 3 puntos sobre 10. La nota mínima para el aprobado final es de 5 puntos. De forma optativa, los trabajos de seguimiento de la asignatura pueden valorarse hasta con un 10 % de la nota final, pasando a representar el examen un 75 %. E. Observaciones: Recomendaciones al alumno: aunque no es incompatible, se recomienda cursar previamente la asignatura Mecánica de Fluidos General de la misma titulación. El programa y otros contenidos de la asignatura están disponibles en el Aula Virtual.