INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS Prof. Jesús De Andrade Prof. Miguel Asuaje Enero 2010
Contenido PARTE I Introducción Definiciones Generales Clasificación de las Turbomáquinas Bombas Centrífugas Comportamiento de las BC en Operación Punto de Funcionamiento Pérdidas Hidráulicas, Volumétricas y Mecánicas Cavitación Semejanza Empuje Radial y Axial Funcionamiento en Serie y en Paralelo Regulación de Bombas Centrífugas Operación de Bombas con Líquidos Viscosos Ventiladores
Definiciones Generales Máquina: Es un transformador de energía
Definiciones Generales Máquina de Fluido: Máquina donde se intercambia energía con un fluido Máquina Volumétrica: Máquina de fluido donde la transformación de energía se realiza por medio de la variación de volumen de una cámara, cilindro o cavidad interna de la máquina. A A B
Definiciones Generales Turbomáquina: Máquina de fluido en donde la transformación de energía se realiza por medio de la variación del momento cinético del fluido que la atraviesa
Máquinas de Desplazamiento Positivo s s El volumen de líquido desplazado por un sólido es igual al volumen del mismo.
Máquinas Rotodinámicas w w b 2 H
Definiciones Generales Turbomáquina Hidráulica: Es aquella en cuyo estudio y diseño se desprecian los efectos de compresibilidad del fluido, es decir, la densidad del fluido se asume constante en su paso a través de la máquina
Definiciones Generales Turbomáquina Térmica: Es aquella en cuyo estudio y diseño no se desprecian los efectos de compresibilidad del fluido, es decir, la densidad del fluido varía en su paso a través de la máquina.
Clasificación de las Máquinas de Fluidos según el tipo de fluido Máquinas de Fluido Hidráulicas ( = cte.) Térmicas ( cte.) Rotodinámicas Turbomáquinas Volumétricas Desplazamiento Positivo Rotodinámicas Turbomáquinas Volumétricas Desplazamiento Positivo
Clasificación de las Máquinas Según Principio de Funcionamiento Volumétricas Turbomáquinas Según su Forma Rotativos Reciprocantes Axiales Radiales Máquinas que Producen Trabajo Motores Turbinas Máquinas que Requieren trabajo Bombas Compresores Bombas Compresores
Clasificación de las Turbomáquinas Según: Recorrido del flujo a través de los álabes: Axiales: Paralelo al eje de rotación Radiales: El fluido entra en dirección axial y sale girado 90 o en dirección radial Mixtas: El fluido entra en dirección axial y sale girado en un ángulo < 90
Diagramas de Selección
Las Máquinas que Requieren Trabajo
Las Máquinas que Producen Trabajo
Turbomáquinas Hidráulicas
BOMBAS Bomba: Máquina de fluido que transforma energía mecánica en energía hidráulica
Sistema de Bombeo de una Fuente
Bomba Centrífuga Nunca está sola. Requiere trabajo
Clasificación de las Bombas según Funcionamiento BOMBAS ROTODINÁMICAS DESPLAZAMIENTO POSITIVO FLUJO RADIAL O MIXTO SUCCIÓN SIMPLE AUTO-CEBANTE CEBANTE SIMPLE ETAPA MULTIETAPA ROTOR CERRADO ROTOR ABIERTO DOBLE SUCCIÓN FLUJO AXIAL SIMPLE ETAPA MULTIETAPA ROTOR CERRADO ROTOR ABIERTO PERIFERICA SIMPLE ETAPA MULTIETAPA AUTO-CEBANTE CEBANTE
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Bomba Centrífuga
Bomba Centrífuga
Diagrama Bomba Centrífuga (close couple single stage)
Diagramas de bombas
Pérdidas con la Velocidad
Diagramas de Eficiencia
Curvas Características de una Bomba Centrífuga
Selección del Diámetro Ideal de la Bomba
CAVITACIÓN
Sistemas de Bombeo
Estación de Bombeo
Estación de Bombeo
Las Centrales Hidroeléctricas 1. Embalse superior 2. Presa 3. Galería de conducción 4. Tubería forzada 5. Central 6. Turbinas y generadores 7. Desagües 8. Líneas de transporte de energía eléctrica 9. Embalse inferior o río
Sistemas de Generación Hidráulicos Turbina Francis Turbina Kaplan Aprox. 17.000 MW
Diagrama de Centrales Hidroeléctricas
Central Hidroeléctrica GURI PRESAS DE CONCRETO Elevación de la cresta Altura máxima desde la fundación Ancho de los monolitos 272 msnm 162m 23 y 28 m Longitud Total 1.304m CASAS DE MÁQUINAS 1 2 Número de unidades generadoras 10 10 Ancho de cada módulo 23 m 28 m Longitud total 263,5 m 398,3 m Potencia Máxima Instalada a 270msnm 3.006MW 7.300MW CANALES DE DESCARGA 1 2 Ancho de cada módulo 70m 150m Longitud total 1.497,5m 2.800m Velocidad de operación unidades Capacidad de los generadores 120-128,6 rpm 112,5 rpm 185-230-360 MVA 700MVA Factor de sobrecarga 1,15 1,15 Factor de potencia 0,95 0,90
Compuertas
Vista Satelital GURI
TURBINAS Producen Trabajo
Tipos de Turbina Hidráulica
Carga [m] Selección de Turbinas Potencia [kw]
Selección de Turbinas
Selección de Turbinas