ley de pascal T06 New

8/17/2019 ley de pascal T06 New

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M.H. comunican o extraen energía de un fluido

Suelen tener un elemento giratorio (rodete),que tiene una serie de álabes con unos

determinados ángulo de incidencia del fluido,siendo los de entrada (1) , y los de salida (2).

La velocidad del rotor es diferente a la delfluido, hay varias velocidades y ángulos, quedefinen los triángulos de velocidades.

T6.- MAQUINAS HIDRAULICAS

1.- Triángulos de velocidades (I)

1.- Triángulos de velocidades2.- Bombas centrífugas3.- Turbinas hidráulicas

4.- Ventiladores5.- Compresores6.- Hélices

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1.- Triángulos de velocidades (II)

W^UC^U

βα

W2 (C2-U2)U2C2Salids

W1 (C1-U1)U1C1Entrada

Relativa (C-U)Rotor (U)Fluido (C)

Forma del álabe

El salto creado por la bomba, H :g

cosuccosucH 111222

α−α=

El par motor, C : )cosrccosrc(g

QC 111222 α−α

γ =

La potencia hidráulica, N : HQvelCN ang γ ==

Gran influencia de los álabes en el comportamiento de la máquina.


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Provocan el movimiento de un líquido, venciendo las resistencias que impone el circuito

hidráulico a su paso, consumen energía

Existen principalmente dos tipos de bombas:

•De desplazamiento positivo : de embolo, rotativas y de tornillo

•Centrífugas ; son las empleadas en los sistemas de climatización,calefacción …; producen un flujo continuo de agua; el par dearranque es pequeño, lo que hace fácil su accionamiento

Características:• caudal (m3 /h o l/h)

• la presión o altura suministrada, h• la altura de aspiración• la potencia consumida• la presión máxima que puede soportar


2.- Bombas centrífugas (I)

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Ventajas:• de sencilla construcción, no requieren tolerancias estrictas• no necesitan válvulas, no tienen movimientos alternativos

• compacta y poco peso,• fácil mantenimiento y de vida prolongada

Inconvenientes:• bajos rendimientos con caudales pequeños• no se autoceban

Las partes de la bomba son:• el rodete.• aspiración.

• carcasa o voluta., puede incluir un difusor(sistema de álabes fijos).• empaquetaduras y cierres mecánicos.


2.- Bombas centrífugas (II)


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Se llama bomba multifase o multietapa a las bombasque tienen varios rodetes encerrados en una única carcasa(rodetes en serie)

Existen bombas de rotor húmedo (sin mantenimiento, menos ruido, peorrendimiento y para circuitos cerrados) y de rotor seco .


2.- Bombas centrífugas (III)

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Cavitación: vaporización del agua por ladepresión creada en la entrada

(ruidos, desgaste de piezas, vibraciones, ↓Q)El peligro aumenta con agua caliente

Hay dos NPSH:

NPSH requerida : es una característica de la bombaNPSH disponible : es una característica del circuito de aspiración, debesuperar al requerido en un orden de 0,5m


2.- Bombas centrífugas (IV)

Las bombas centrífugas tienen una altura de aspiración limitada

NPSH (altura neta de succión positiva): es la presión mínima por debajo de lacual se produce cavitación en la bomba


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Las leyes de semejanza de las B.C. Son:

• Al ↕ velocidad de giro (n), ↕ el caudal (Q) proporcionalmente, y la presión o altura (H)suministrada proporcionalmente a n2

• La potencia absorbida (Pabs) es proporcional a n3 (Pabs = γ Q H)

• Al ↕ el diámetro del rodete (Dr), ↕ Q y H proporcionalmente

• Al ↕ la anchura del rodete, ↕ Q proporcionalmente

1/3

2

11/2

2

1

2

1

2

1

2

1

Pabs

Pabs

H

H

Q

Q

Drodete

Drodeteó

rpm

rpm

=

==


2.- Bombas centrífugas (V)

• Al ↕ los ángulos o el nº de álabes cambia la forma de la curva H-Q

• La curva H-Q se ve afectada por m, y es sensible a la T;

• Para mantener un caudal determinado si ↓T (↕m) ⇒↓η, ↑Pabs y ↓H

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El punto de funcionamiento está marcado por la intersección entre la curva dela bomba y la de la tubería (≈ k Q2)

Variación de la velocidad


2.- Bombas centrífugas (VI)

Circuito abierto/cerrado:⇒ P.estática


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Para variar el punto de funcionamiento de la bomba:

Comparando el

consumo eléctrico


2.- Bombas centrífugas (VII)

• Instalando un depósito de acumulación para laspuntas de demanda

• Instalando varias bombas en paralelo• Con un bypass y una válvula entre la impulsión y la

aspiración• Provocando una pérdida de carga con una válvula

situada en la tubería de impulsión• Variando la velocidad de giro

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En las bombas con convertidor electrónico :

• Bypas Pto1 al Pto 2

• Convertidor Pto 1 al Pto 3

Regulación con presión variable


2.- Bombas centrífugas (VIII)


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Acoplamiento de bombas en paralelo

para cada altura conseguida el caudal es la sumade los caudales de todas las bombas acopladas

Hay que colocar una válvula antiretorno en cadauna de las bombas

Si las bombas son distintas pueden sucedersituaciones no deseables

Acoplamiento de bombas en serie para cada caudal suministrado la altura es la

suma de la conseguida por cada una de lasbombas acopladas


2.- Bombas centrífugas (IX)

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El montaje e instalación debe tener en cuenta:

• Lugar accesible

• Fácil aspiración

• Cebado, válvulas de pie de pozo

• Alineación

• Uniones flexibles

• Válvulas de retención

• Conos difusores

• Elementos de medida


2.- Bombas centrífugas (X)


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13Gráfico de selección rápida

Para la selección hay que acudir a las

curvas del fabricante:


2.- Bombas centrífugas (XI)

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Fluido de trabajo

Tipo de circuito

Resultados


2.- Bombas centrífugas (XII)


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Bombas de engranajes

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Aprovechan la energía potencial o cinética de un líquido para transformarla enenergía mecánica

Existen múltiples tipos; su clasificación se suele hacer en de acción y de reacción

•Turbina Pelton: de acción, cazoletase inyector, en saltos grandes conpequeños caudales.

•Turbina Francis: de reacción, álabes,distribuidor, en pequeños saltos ygrandes caudales.

•Turbina Kaplan: de reacción, similar auna hélice. Para pequeños saltoshidráulicos.


3.- Turbinas Hidráulicas


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Destinados a producir movimiento de aire . Los conceptos fundamentales son:

– Caudal volumétrico. – Incremento de la presión estática.

– Potencia disponible.

– Rendimiento del ventilador.

– Ruido, las dimensiones, o el modo de arrastre

Tres tipos de presiones:

– Presión estática, sobre las paredes del conducto

– Dinámica, al convertir la energía cinética en presión

– Total que es la suma de las dos


4.- Ventiladores (I)

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Clasificación (I):

• Por la diferencia de presión estática :

–Alta presión: 180 < ∆p > 300 mm.c.a. –Media presión: 90 < ∆p < 180 mm.c.a. –Baja presión: ∆p < 90 mm.c.a.

• Por el sistema de accionamiento: –Accionamiento directo –Accionamiento indirecto por transmisión

• Por el modo de trabajo:

– Ventiladores axiales : mueven grandes caudalescon incrementos de presión estática baja.

– Hélice

– Tubo axial : en una envolvente, dan mayorespresiones, generan mucho ruido


4.- Ventiladores (II)


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• Por el modo de trabajo (II):

– Ventiladores centrífugos : el flujo de salida es perpendicular al de entrada.

• De alabes curvados hacia delante

• De alabes curvados hacia atrás

• De álabes rectos a radiales ; captación de residuos

– Ventiladores tranversales ; la trayectoria del aire en el rodete es normal al eje tanto a la entradacomo a la salida.

– Ventiladores helicocentrífugos ; son intermedios entre los centrífugos y los axiales, en ellos elaire entra como en los helicoidales y sale como en los centrífugos

Clasificación (II):


4.- Ventiladores (III)

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Las curvas características (I):

4.- Ventiladores (IV)


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Las curvas características (II):

4.- Ventiladores (V)

22

• Variación de la velocidad de giro:

0

0n

nQQ =

2

0

0n

nPP

=

3

0

0n

nPotPot

=

+=

0

0n

nlog50LwLw

• Variación del diámetro del rodete:

3

0

0D

DQQ

=

2

0

0D

DPP

=

5

0

0D

DPotPot

=

+=

0

0D

Dlog70LwLw

• Variación de la densidad del aire:

0QQ =

ρρ

=0

0PP

ρρ

=0

0PotPot

ρρ

+=0

0 log20LwLw


Leyes de los ventiladores (I):

4.- Ventiladores (VI)

Q caudal, P Presión, Pot Potencia absorbida, Lw ruido


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• Variación de las prestaciones: 4 / 1

0

4 / 1

0

2 / 1

0

0P

P

Q

QDD

ρρ

=

4 / 3

0

4 / 3

0

2 / 1

00

P

P

Q

Qnn

ρ

ρ

=

=

00

0P

P

Q

QPotPot

+

+=

00

0P

Plog20

Q

Qlog10LwLw

• Variación varios parámetros: 0

3

00 n

n

D

D

QQ

= 0

5

0

5

00 n

n

D

DPotPot ρ

ρ

=

ρ

ρ+

+

+=

0

0

00

0 log20n

nlog50

D

Dlog70LwLw

4 / 3

0

4 / 3

0

2 / 1

00

P

P

Q

Qnn

ρ

ρ

=


Leyes de los ventiladores (II):

4.- Ventiladores (VII)

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El punto de funcionamiento delventilador depende del sistema de

distribución de aire(es cambiante, filtros)Para Q ctePara Q variable


4.- Ventiladores (VIII)

Control del caudal

No


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en contrarrotación


Acoplamiento de ventiladores (I)

• En serie

4.- Ventiladores (IX)

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Acoplamiento de ventiladores (II)

• En paralelo

4.- Ventiladores (X)


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Clasificación por el accionamiento

• Eléctrico , más habituales, problema de saturaciónde la líneas eléctricas

• Por motores de gas , fácil regulación de velocidad,requieren de instalación adicional y mantenimiento.


5.- Compresores (I)

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• Abiertos, separación entre el compresor y el

accionamiento, tiene partes accesibles, problema deestanqueidad en el eje.

• Herméticos , generalizados en los equipos depequeña potencia, hay interacción de las averías.

• Semiherméticos , herméticos con cierta accesibilidad.

Clasificación por separación del compresor y el accionamiento


5.- Compresores (II)


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• Alternativos: – Flujo pulsante (varios cilindros) – Necesitan válvulas – La presión de descarga se auto ajusta

La capacidad se puede regular descargando cilindros

Clasificación por el modo de compresión (I)


5.- Compresores (III)

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• Rotativos (I): no tienen válvulas de admisión

– De Paletas: silenciosos, pero muy sensibles a la entrada de líquido. – De Rodillo

Clasificación por el modo de compresión (II)


5.- Compresores (IV)


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• Rotativos (II):

– De Doble Tornillo: el sellado entre la alta y la baja presión se realiza con elaceite lubricante.

Regulación de capacidady relación de compresióncon lumbrera de descarga

Sin válvulas, tiene fija larelación de compresión

Clasificación por el modo de compresión (III)


5.- Compresores (V)

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• Rotativos (III):

– De Tornillo Simple: el control decapacidad se realiza con un anillo.

– Scroll: son dos espirales.

Tiene relación de compresión fijala regulación de la capacidad se hace con varias lumbreras de descarga

Clasificación por el modo de compresión (IV)


5.- Compresores (VI)


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• Rotativos (IV):

– De Engranajes:

• Centrífugos : grandes volúmenes, con baja relación decompresión

• Flujo Axial

Clasificación por el modo de compresión (V)


5.- Compresores (VII)

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6.- Hélices (I)

Principio de Acción-ReacciónEmpujan agua hacia atrás, el barco reacciona adelante

∆Fa (axial), produce el empuje, en propulsión interesa maximizarla

∆Fu (tangencial)

)vv(Q)pp(AF 1212 −ρ=−= ′′


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6.- Hélices (II)

La fuerza resultante se puede descomponer en:

∆Fa (axial), produce el empujeen propulsión interesa maximizarla

∆Fu (tangencia, rotación)

EstelaCantidad de Movimiento

dvQdt

dv)dtQ(

dt

dv)Vol(amF ρ=ρ=

ρ==

)vv(Q2

1

P

2

1

2

2ac −ρ=Potencia de Accionamiento

Fuerza Propulsiva

112prop v)vv(Q2

1P −ρ=

12

1

ac

propprop

vv

v2

P

P

−==η

Potencia Propulsiva

Rendimiento de la Propulsión

)pp(A)vv(QF ´21́12 −=−ρ=

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