TURBOMAQUINAS HIDRAULICAS

1. TURBOMAQUINAS HIDRAULICAS Ph. D. Edgar Paz Pérez

2. MAQUINAS DE FLUIDOS Máquina es un transformador de energía.La maquina absorbe una clase de energía y restituye otra clase de energía. Ejemplos: ventilador, motor eléctrico, molinos, motor de combustión, torno, cierra eléctrica, etc. Máquina de fluido es aquella en que el intercambio de energía se realiza a través de un fluido,ya sea suministrando la energía a la maquina (como el caso de las turbinas)o absorbiéndola (como en el caso de las bombas, ventiladores, compresores).

3. CLASIFICACIÓN DE MÁQUINAS DE FLUIDO 1.- Principio de Funcionamiento: Turbomáquinas De desplazamiento positivo. 2.- Compresibilidad del fluido:Defluido compresible De fluido incompresible 3.- Sentido de transmisión de laMotoras energía: Generadoras se utilizara como criterio de clasificación mas general el principio de funcionamiento

4. Según Principio de Funcionamiento • Turbomáquinas • Maquinas de desplazamiento positivo Maquinas de desplazamiento Positivo en una maquina de desplazamiento positivo una cantidad determinada de fluido es retenida en su paso a través de la maquina, experimentando una variación de presión gracias a la variación de volumen del órgano de retención. El órgano de retención puede ser un diafragma o membrana, un embolo (Alternativas,) o un elemento giratorio (rotativas)

5. de husillo de engranajes Peristáltica de lóbulo de paletas de pistones de diafragma

6. Turbomáquina (Maquinas de flujo) Máquinas de fluido en que el Intercambio Energético se debe a la variación de la cantidad de movimiento del fluido, que pasa entre los Alabes de un elemento rotatorio, llamado Rotor. W: Energía intercambiada fluido - rotor por unidad de masa que ingresa en los alabes o atraviesa el rotor

8. CLASIFICACIÓN DE TURBOMÁQUINAS Según compresibilidad del fluido Turbomáquinas hidráulicas y térmicas Turbomáquinas hidráulicas Son aquellas en que el volumen especifico del fluido no varia o varia en medida despreciable durante su recorrido al interior de la maquina (ventiladores, turbo bombas, turbinas hidráulicas, turbinas eólicas). Turbomáquinas térmicas son aquellas en que hay variación apreciable del volumen especifico del fluido que atraviesa la máquina. (compresores, turbinas de gas y de vapor).

9. Según el sentido de la transmisión de energía Turbomáquinas generadoras u operativas: en las cuales las paredes Sólidas móviles ceden trabajo al fluido. turbomáquinas hidráulicas generadoras: turbo bombas y ventiladores turbomáquinas térmicas generadoras: compresores centrífugos y axiales Turbomáquinas motrices: en las cuales el fluido cede trabajo a la paredes sólidas móviles. turbomáquinas hidráulicas motrices: turbinas Pelton, Francis, Kaplan, Bulbo, Michell-Banki, eólicas turbomáquinas térmicas motrices: turbinas de vapor y de gas.

10. PRINCIPALES TURBOMÁQUINAS TÉRMICAS Turbina de vapor Turbina de gas Compresor

11. PRINCIPALES TURBOMÁQUINAS HIDRÁULICAS Bomba Ventilador T. Pelton T. Michell-Banki T. Francis T. Kaplan T. Bulbo T. Eólica

12. CLASIFICACIÓN SEGÚN DIRECCIÓN DEL FLUJO EN EL ROTOR Radiales Axiales Diagonales (Semiaxiales) Tangenciales

14. DESCRIPCIÓN DE LAS PRINCIPALES TURBOMÁQUINAS HIDRAULICAS

15. Turbobomba Turbomáquina hidráulica utilizada para impulsar un liquido. En algunos casos son utilizados para bombear, pastas y líquidos con sólidos. • Aplicaciones: • Bombeo de agua residencial • Pozos tubulares • Agricultura • Combate a incendios • Industrias: petroquímicas, de alimentos, agroindustrias y otras.

16. Funcionamiento de una bomba centrifuga VIDEO

17. principales elementos de una bomba Brida de salida Sello mecánico voluta eje Brida de entrada Conducto de alimentación rodamientos rotor

18. TIPOS DE ROTORES DE BOMBAS CENTRIFUGAS cerrado Semiabierto Semiabierto

19. Ventiladores Es una Turbomáquina que impulsa un fluido gaseoso. En algunos casos se impulsa un gas con partículas. • Aplicaciones: • Aire para combustión • Gases de combustión • Aire caliente para procesos • Ventilación • Secado

20. Elementos de un ventilador centrifugo

21. Turbinas hidráulicas Turbomáquina que aprovecha la energía hidráulica de una caída de agua para transformarla en energía mecánica de rotación. Son utilizadas principalmente para generar energía en centrales hidroeléctricas.

22. Turbina Pelton • Inventada por Lester Allen Pelton (1880). • También llamada de chorro libre. • Es una turbina de acción, tangencial, de admisión parcial • Utilizada en grandes alturas y pequeños caudales. • Tiene un rendimiento máximo de 92%.

23. Funcionamiento de una turbina Pelton

24. Elementos de una turbina pelton

25. Detalles constructivos

26. Detalles constructivos

27. Turbina Michell-Banki También conocida como turbina de Flujo Cruzado, (Cross-Flow), de Flujo Transversal, Michell y Michell-Ossberger. Es una turbina de acción, de entrada radial, de admisión parcial y de flujo transversal. Características Pueden operar en amplios intervalos de caudal fuera del punto óptimo, teniendo una variación suave de su eficiencia. su construcción es simple y puede ser construida en pequeños talleres. Debido a su simplicidad de construcción y funcionamiento, para bajas caídas, es la turbina que presenta los menores costos iniciales, de operación y de mantenimiento. Son turbinas que se adaptan muy bien para ser usadas en el medio rural y en centrales Hidroeléctricas pequeñas.

28. Elementos de una turbina Michell-Banki

29. Turbina Francis • Inventada por Bicheno Francis aproximadamente en 1850. • Son turbinas centrípetas de reacción y de admisión total. • Son utilizadas en medianas y bajas alturas y en caudales intermedios. • Actualmente su rendimiento máximo llega a superar 95%.

30. Funcionamiento de una turbina Francis

31. Elementos de una turbina Francis

32. Voluta

33. Distribuidor

34. Rotor

35. Tubo de succión

36. Turbina Kaplan • Inventada por Víctor Kaplan en 1912. • Son turbinas de reacción, de alabes orientables. • Utilizadas en pequeñas alturas y grandes caudales. • Son las turbinas mas económicas para medianas y grandes potencias. • Actualmente su rendimiento máximo llega a superar 95%.

37. Funcionamiento de una turbina Kaplan

38. Elementos de una turbina Kaplan Eje Voluta Rotor Tubo de succión

39. Rotor

40. Turbina Bulbo Llamadas también turbinas pelton modificadas. Ocupan menos espacio que estas debido a que no tienen la caja espiral y la parte vertical del tubo de succión. Utilizadas en alturas muy pequeñas, donde no es posible utilizar las turbinas Kaplan. Son ideales para aplicarlas en centrales mareomotrices.

41. Detalles constructivos

42. Turbinas eólicas

43. Elementos de un turbina eólica

44. TEORÍA DE TURBO BOMBAS

45. ALTURA ÚTIL (H) Generalmente los términos y son despreciables Así que podemos escribir:

46. CAUDAL DE LA BOMBA (Q) está definida como el volumen de fluido que en la unidad de tiempo atraviesa la brida de entrada (o de salida) de la bomba. RENDIMIENT TOTAL DE LA BOMBA se define como el cociente entre la energía “útil” cedida al fluido en la unidad de tiempo y la potencia del eje (n)

47. CURVAS CARACTERISTICAS DE LAS BOMBAS

48. SIMILITUD DE BOMBAS dos bombas son geométricamente símiles cuando el cociente entre longitudes correspondientes de las dos bombas se encuentra siempre el mismo valor que llamamos “relación de similitud geométrica”. dos bombas operan con campos de velocidades símiles cuando el cociente entre velocidades (absoluta, relativa, de arrastre) correspondientes se encuentra siempre el mismo valor. dos bombas geométricamente símiles tienen iguales rendimientos (volumétrico, hidráulico y orgánico)

49. BOMBA QUE OPERA EN DISTINTAS ROTACIÓN

50. NÚMERO DE VUELTAS ESPECÍFICO Dos bombas geométricamente símiles que operan con campos de velocidades símiles, TIENEN EL MISMO VALOR DE NÚMERO DE VUELTAS ESPECÍFICO ne