BLOQUE 1: Máquinas de Fluidos Incompresibles

Transcripción

1 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles Las trasparencias son el material de apoyo del profesor para impartir la clase. No son apuntes de la asignatura. l alumno le pueden servir como guía para recopilar información (libros, ) y elaborar sus propios apuntes En esta presentación se incluye un listado de problemas en el orden en el que se pueden resolver siguiendo el desarrollo de la teoría. Es trabajo del alumno resolverlos y comprobar la solución Departamento: rea: Ingeniería Eléctrica y Energética Máquinas y Motores Térmicos CRLOS J RENEDO renedoc@unican.es INMCULD FERNNDEZ DIEGO fernandei@unican.es JUN CRCEDO Y juan.carcedo@unican.es FELIX ORTIZ FERNNDEZ felix.ortiz@unican.es LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles..- Introducción a las Máquinas idráulicas...- Generalidades de las ombas idráulicas ombas Volumétricas.3.- Turbinas idráulicas 2

2 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles Características Campos de plicación Partes Rodetes La Voluta Clasificación Curva Característica Cebado Instalación coplamiento Potencias, Rendimientos y Pérdidas Cavitación Golpe de riete Catálogos de Fabricantes Leyes de Semejanza Número Específico de Revoluciones Influencia del Número de labes Grado de Reacción del Rodete Punto de Funcionamiento (I) Punto de Funcionamiento (II) Selección de una omba 3 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles Punto de Funcionamiento (I): Con frecuencia, las exigencias de servicio de una bomba no son siempre las mismas El punto de funcionamiento de la bomba viene dado por la intersección de su curva característica con la curva del circuito hidráulico. Por lo tanto, para variar el punto de funcionamiento se pueden hacer 3 cosas: Variar la curva característica del circuito hidráulico Variar la curva característica de la bomba (acoplamientos de bombas y variación de la velocidad de giro) Variar ambas curvas simultáneamente

3 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles Punto de Funcionamiento (II): En cada pto la bomba tendrá su propio Cambiando la curva del Cto: con una válvula en la impulsión medida que se cierra se aumenta la curva resistente del cto l cerrar Util = - V V V imp Pot Pot Pot bs Util Loss omba omba Válvula Válvula 5 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles Punto de Funcionamiento (III): En cada pto la bomba tendrá su propio Cambiando la curva del Cto: con una válvula en paralelo medida que se abre disminuye la curva resistente del cto al abrir un bypass con poca pérdida de carga, y la bomba manda más caudal l abrir pero el que recibe el cto disminuye ya que buena parte del impulsado por la bomba circula por el bypass V bypass bypass omba cto = - b Cto by Pot Pot Pot bs Util Loss cto omba bypass

4 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles Punto de Funcionamiento (IV): En cada pto la bomba tendrá su propio Cambiando la curva característica de la bomba con: Utilización de tanques de acumulación en paralelo para hacer frente a las puntas de demanda Utilización de corona directriz a la entrada, originando una prerrotación con lo que se cambian los ángulos de entrada a la bomba Variación del ángulo de calado de los álabes (turbomáquinas axiales) coplando bombas en serie coplando bombas en paralelo Variando la velocidad de giro (convertidor electrónico, acelerador, poleas y engranajes, ) 7 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles Punto de Funcionamiento (V): Usando una corona directriz de ángulo variable en el distribuidor Es un sistema mecánicamente complejo Modifica el Caudal (disminuye al cerrarla), la ltura entregada (cambia el ángulo de entrada y con ello las condiciones de la Ec. De Euler) y la Potencia Pot

5 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles Punto de Funcionamiento (V): Usando una corona directriz de ángulo variable en el distribuidor Es un sistema mecánicamente complejo Modifica el Caudal (disminuye al cerrarla), la ltura entregada (cambia el ángulo de entrada y con ello las condiciones de la Ec. De Euler) y la Potencia C m C C C Pot W W β W C u C u U ª Ec. EULER G.. u 2 c 2u u g c u cm 2 c 2m 9 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles Punto de Funcionamiento (V): C W 2 2 C W 2 2 Usando una corona directriz de ángulo variable Cβ en el distribuidor 2 W β 2 Es un sistema mecánicamente 2 complejo 2 Modifica el Caudal (disminuye al cerrarla), la ltura entregada (cambia C W el ángulo de entrada y con C W ello las condiciones de la Ec. De Euler) y la Potencia β β r 2 r C m U 2 C U C u C C u Pot W U 2 U β W Con prerotación a la entrada (α 9º) U ª Ec. EULER G.. u 2 c 2u u g c u ª Ec. EULER G.. u 2 c 2u u g c u cm 2 c 2m

6 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles Punto de Funcionamiento (VI): En cada pto la bomba tendrá su propio El pto de corte con la curva del cto hidráulico y el sistema de control del determina si es cte o variable (I) Ej: Control con V impulsión 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 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles Punto de Funcionamiento (VII): En cada pto la bomba tendrá su propio El pto de corte con la curva del cto hidráulico y el sistema de control del determina si es cte o variable (II) Ej: Control con variación de velocidad Cortes en la zona abrupta de la curva del sistema ofrecen sistemas de cte Cortes en la zona plana de la curva del sistema son los adecuados para sistemas de variable 2

7 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles Punto de Funcionamiento (VIII): En cada pto la bomba tendrá su propio El consumo energético es función del área encerrada bajo la curva Pot rea Y tienen gran influencia el sistema de control del caudal C C C 3 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles Punto de Funcionamiento (VIII): En cada pto la bomba tendrá su propio El consumo energético es función del área encerrada bajo la curva Pot rea Pot ypass Y tienen gran influencia el sistema de control del caudal V imp C n C % C

8 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles Punto de Funcionamiento (IX): En el control de la bombas: Inicialmente se realizó con válvulas en la impulsión Estrangulando la impulsión 5 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles Punto de Funcionamiento (IX): En el control de la bombas: Inicialmente se realizó con válvulas en la impulsión Seguidamente se trató de regular con variación de la velocidad Pero en determinadas situaciones la presión suministrada no es suficiente para alguno de los elementos del cto (válvulas de control)

9 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles Punto de Funcionamiento (IX): En el control de la bombas: Inicialmente se realizó con válvulas en la impulsión Seguidamente se trató de regular con variación de la velocidad Posteriormente se trató de regular el caudal manteniendo la presión suministrada cte (por requisito del algún elemento del cto hidráulico) C Estrangulando la impulsión y regulando la velocidad 7 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles Punto de Funcionamiento (IX): En cada pto la bomba tendrá su propio En el control de la bombas: Inicialmente se realizó con válvulas en la impulsión Seguidamente se trató de regular con variación de la velocidad Posteriormente se trató de regular el caudal manteniendo la presión suministrada cte (por requisito del algún elemento del cto hidráulico) El consumo energético disminuye si se reduce la presión a medida que se requiere menos caudal /2 C D Se debe respetar una min, por lo que se sigue la recta entre nominal yla mitad de nominal

10 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles Punto de Funcionamiento (IX): En cada pto la bomba tendrá su propio En el control de la bombas: Inicialmente se realizó con válvulas en la impulsión Seguidamente se trató de regular con variación de la velocidad Posteriormente se trató de regular el caudal manteniendo la presión suministrada cte (por requisito del algún elemento del cto hidráulico) El consumo energético disminuye si se reduce la presión a medida que se requiere menos caudal /2 D Se debe respetar una min, por lo que se sigue la recta entre nominal yla mitad de nominal 9 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles Los variadores de frecuencia pueden consumir un % de la energía de la bomba cuando esta está parada Cuando los elementos de consumo reducen su demanda, las válvulas de control de caudal cierran progresivamente Regulación a presión constante El variador regula el régimen de giro para que la presión suministrada por la bomba sea cte Se evita que el cto trabaje con presiones altas Se reduce la velocidad en las tuberías y con ello los ruidos 2

11 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles Pot man (m) 25% 5% 75% (m 3 /h) 2 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles Pot man (m) 3 Se elige una altura 2 Ptos 2 y 3: 2, 3 Pot2, Pot 3 P 3 P 2 25% 5% 75% (m 3 /h) 22

12 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles man (m) Pot Pto :,25 P 2 25% 5% 75% (m 3 /h) 23 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles man (m) Pot 5 Pto : Pto 5:,25 5 P 2 25% 5% 75% (m 3 /h) 2

13 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles man (m) Pot 5 Pto : Pto 5:,25 5,5 5 Pot,5 Pot 5 P 5 25% 5% 75% (m 3 /h) 25 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles man (m) Pot Pto :,5 25% 5% 75% (m 3 /h) 2

14 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles man (m) Pot 7 Pto : Pto 7:,5 7 25% 5% 75% (m 3 /h) 27 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles man (m) Pot 7 Pto : Pto 7:,5 7,5 7 Pot,5 Pot 7 P 7 P 25% 5% 75% (m 3 /h) 2

15 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles man (m) Pot Pto :, P 25% 5% 75% (m 3 /h) 29 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles man (m) Pot 9 Pto : Pto 9:, 9 P 25% 5% 75% (m 3 /h) 3

16 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles man (m) Pot 9 Pto : Pto 9: 9,,7 9 Pot,7 Pot 9 P 9 P P P 2 25% 5% 75% (m 3 /h) 3 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles Pot man (m) Está limitado por la curva de velocidad mínima P = P P 2 25% 5% 75% (m 3 /h) 32

17 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles Pot man (m) 3 2 Se elige otra altura Ptos 2 y 3: 2, 3 Pot2, Pot 3 P 3 P 2 25% 5% 75% (m 3 /h) 33 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles man (m) Pot Pto :,25 P 2 25% 5% 75% (m 3 /h) 3

18 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles Pto : Pto 5: Pot,25 5 man (m) 5 P 2 25% 5% 75% (m 3 /h) 35 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles Pot man (m) 5 Pto :,25 Pto 5: 5,2 5 Pot,2 Pot 5 P 5 25% 5% 75% (m 3 /h) 3

19 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles man (m) Pot Pto :,5 25% 5% 75% (m 3 /h) 37 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles man (m) Pot 7 Pto :,5 Pto 7: 7 25% 5% 75% (m 3 /h) 3

20 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles man (m) Pot 7 Pto :,5 Pto 7: 7,7 7 Pot,7 Pot 7 P 7 P 25% 5% 75% (m 3 /h) 39 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles man (m) Pot Pto :, P 25% 5% 75% (m 3 /h)

21 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles man (m) Pot 9 Pto :, Pto 9: 9 P 25% 5% 75% (m 3 /h) LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles man (m) Pot 9 Pto :, Pto 9: 9,9 9 Pot,9 Pot 9 P P 9 P 25% 5% 75% (m 3 /h) 2

22 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles Pot man (m) P En este caso no está limitado por la curva de velocidad mínima P = = 25% 5% 75% (m 3 /h) 3 LOUE : Máquinas de Fluidos Incompresibles man (m) Pot Este método es una mera aproximación = = 25% 5% 75% (m 3 /h)