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

Máquina de fluido donde latransformación de energía se realizapor medio de la variación de volumende una cámara, cilindro o cavidadinterna de la máquina.

Máquina de Fluido:

Máquina Volumétrica:

Máquina donde se intercambia energía conun fluido

A

B

A

B

Definiciones Generales

Definiciones Generales

Turbomáquina:

Máquina de fluido en donde la transformaciónde energía se realiza por medio de lavariación del momento cinético del fluido quela atraviesa

Máquinas de Desplazamiento Positivo

El volumen de líquido desplazado por un sólido es igual al volumen del mismo.

s

s

Máquinas Rotodinámicas

w

b2

w

H

Definiciones Generales

Turbomáquina Hidráulica:

Es aquella en cuyo estudio y diseño sedesprecian los efectos decompresibilidad del fluido, es decir, ladensidad del fluido se asumeconstante en su paso a través de lamáquina

Definiciones Generales

Turbomáquina Térmica:Es aquella en cuyo estudio y diseño no se desprecian los efectos decompresibilidad del fluido, es decir, la densidad del fluido varía en su pasoa 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

Máquinas que Producen Trabajo

Máquinas que Requieren trabajo

Volumétricas Turbomáquinas

Motores

BombasCompresores

Según su FormaRotativos

Reciprocantes

Axiales

Radiales

Turbinas

BombasCompresores

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

FLUJO RADIAL O MIXTO

FLUJO AXIAL

DESPLAZAMIENTO POSITIVO

SIMPLE ETAPA

MULTIETAPA

SUCCIÓN SIMPLE

DOBLE SUCCIÓN

ROTOR CERRADO

ROTOR ABIERTO

AUTO-CEBANTECEBANTE

SIMPLE ETAPA MULTIETAPA

ROTOR CERRADO

ROTOR ABIERTO

PERIFERICASIMPLE 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 superior2. Presa3. Galería de

conducción4. Tubería forzada5. Central6. Turbinas y

generadores7. Desagües8. 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 272 msnm

Altura máxima desde la

fundación

162m

Ancho de los monolitos 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

Velocidad de operación

unidades

120-128,6 rpm 112,5 rpm

Capacidad de los

generadores

185-230-360

MVA

700MVA

Factor de sobrecarga 1,15 1,15

Factor de potencia 0,95 0,90

CANALES DE

DESCARGA

1 2

Ancho de cada módulo 70m 150m

Longitud total 1.497,5m 2.800m

Compuertas

Vista Satelital GURI

TURBINAS

Producen Trabajo

Tipos de Turbina Hidráulica

Selección de Turbinas

Potencia [kW]

Carg

a [

m]

Selección de Turbinas

Selección de Turbinas