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Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola UNEFM TEMA 1 INTRODUCCIÓN A LA MÁQUINAS HIDRAÚLICAS PROGRAMA DE INGENIERÍA MECÁNICA PROGRAMA DE INGENIERÍA MECÁNICA DEPARTAMENTO.

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1 Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola UNEFM TEMA 1 INTRODUCCIÓN A LA MÁQUINAS HIDRAÚLICAS PROGRAMA DE INGENIERÍA MECÁNICA PROGRAMA DE INGENIERÍA MECÁNICA DEPARTAMENTO DE ENERGÉTICA

2 UNEFM TEMA 1INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS H. GENERALIDADES TEOREMA DE IMPULSO Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO EN MECÁNICA DE LOS FLUIDOS DEFINICIÓN, CLASIFICACIÓN Y COMPONENTES PRINCIPALES DEFINICIÓN DE LAS TURBOMÁQUINAS HIDRÁULICAS ECUACIÓN FUNDAMENTAL DE LAS TURBOMÁQUINAS H. PRIMERA FORMA DE LA ECUACIÓN DE EULER SEGUNDA FORMA DE LA ECUACIÓN DE EULER NOTACIÓN DE LOS TRIÁNGULOS DE VELOCIDADES GRADO DE REACCIÓN DE LAS TURBOMÁQUINAS HIDRÁULICAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS

3 UNEFM TRIÁNGULOS DE VELOCIDADES VELOCIDADES CARACTERÍSTICAS EN UN IMPULSOR VELOCIDAD RELATIVA, W: ES LA VELOCIDAD DE UNA PARTÍCULA EN RELACIÓN A UN OBSERVADOR EN EL IMPULSORWΩ MÁQUINAS HIDRÁULICAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS

4 UNEFM TRIÁNGULOS DE VELOCIDADES VELOCIDADES CARACTERÍSTICAS EN UN IMPULSOR VELOCIDAD ABSOLUTA, C: VELOCIDAD ABSOLUTA, C: ES LA VELOCIDAD DE UNA PARTÍCULA RESPECTO A UN OBSERVADOR EN TIERRA C Ω MÁQUINAS HIDRÁULICAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS

5 UNEFM EN LA MÁQUINA RADIAL LA VELOCIDAD EN NINGÚN PUNTO TIENE COMPONENTE AXIAL SOLO TIENE COMPONENTE TANGENCIAL Y RADIAL EN LA MÁQUINA AXIAL LA VELOCIDAD EN NINGÚN PUNTO TIENE COMPONENTE RADIAL, SOLO TIENE COMPONENTE AXIAL Y PERIFÉRICA (U1 = U2) Y EL EFECTO DE LA FUERZA CENTRIFUGA ES NULA MÁQUINAS HIDRÁULICAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS

6 UNEFM EN UNA MÁQUINA MIXTA (RADIO AXIAL) LA VELOCIDAD TIENE TRES COMPONENTES SEGÚN LOS TRES EJES, RADIAL, AXIAL Y PERIFÉRICA EN NINGUNA MÁQUINA FALTA LA COMPONENTE PERIFÉRICA QUE SEGÚN LA ECUACIÓN DE EULER ES ESENCIAL EN LA TRANSMISIÓN DE ENERGÍA MÁQUINAS HIDRÁULICAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS

7 UNEFM TRIÁNGULO DE VELOCIDAD EN LA ENTRADA u1u1 W1W1 C1C1 Cu 1 Wu 1 Cm 1 Wm U1: VELOCIDAD PERIFÉRICA Ó VELOCIDAD ABSOLUTA DEL ALABE C1: VELOCIDAD ABSOLUTA DEL FLUIDO W1: VELOCIDAD RELATIVA DEL FLUIDO CON RESPECTO AL ALABE Cm1: COMPONENTE MERIDIONAL DE LA VELOCIDAD ABSOLUTA DEL FLUIDO Cu1: COMPONENTE PERIFÉRICA DE LA VELOCIDAD ABSOLUTA DEL FLUIDO C 1 = U 1 + W 1 U 1 = Cu 1 + Wu 1 MÁQUINAS HIDRÁULICAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS

8 UNEFM TRIÁNGULO DE VELOCIDAD EN LA SALIDA u2u2 W2W2 C2C2 Cu 2 Wu 2 Cm 2 Wm U2: VELOCIDAD PERIFÉRICA Ó VELOCIDAD ABSOLUTA DEL ALABE C2: VELOCIDAD ABSOLUTA DEL FLUIDO W2: VELOCIDAD RELATIVA DEL FLUIDO CON RESPECTO AL ALABE Cm2: COMPONENTE MERIDIONAL DE LA VELOCIDAD ABSOLUTA DEL FLUIDO Cu2: COMPONENTE PERIFÉRICA DE LA VELOCIDAD ABSOLUTA DEL FLUIDO C 2 = U 2 + W 2 U 2 = Cu 2 + Wu 2 MÁQUINAS HIDRÁULICAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS

9 UNEFM 1 2 MÁQUINAS HIDRÁULICAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS

10 UNEFM 1. TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA CINÉTICA EN EL MOVIMIENTO RELATIVO 2. TRABAJO DE LAS FUERZAS CENTRÍFUGAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS

11 UNEFM ECUACIÓN DE EULER CONSIDERACIONES: EL FLUJO TIENE ESTRUCTURA DE CHORRO, COMPUESTO POR UNA GRAN CANTIDAD DE TUBOS DE CORRIENTE QUE REPRODUCEN LA GEOMETRÍA DE LOS ÁLABES EL FLUJO TIENE SIMETRÍA AXIAL, TODOS LOS TUBOS DE CORRIENTE SON ABSOLUTAMENTE IDÉNTICOS GEOMÉTRICA Y CINEMÁTICAMENTE MÁQUINAS HIDRÁULICAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS

12 UNEFM ECUACIÓN DE EULER CONSIDERACIONES: EL FLUJO ES PLANO, NO HAY GRADIENTE DE VELOCIDAD A LO LARGO DEL EJE PARALELO AL EJE GEOMÉTRICO DE LA MÁQUINA MÁQUINAS HIDRÁULICAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS

13 UNEFM ECUACIÓN DE EULER: PRIMERA FORMA: PUNTO DE PARTIDA APLICACIÓN DE LA ECUACIÓN DEL MOMENTO DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO A LA MASA DENTRO DEL CANAL: EL IMPULSO DE LAS FUERZAS EXTERIORES QUE ACTÚAN SOBRE LA MASA ES IGUAL A LA VARIACIÓN DEL MOMENTO DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO MÁQUINAS HIDRÁULICAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS

14 UNEFM ECUACIÓN DE EULER: PASOS: 1. SUSTITUIR EL VALOR DE L, POR EL RADIO CONSTRUCTIVO, R 2. DEL TRIÁNGULO DE VELOCIDADES SUSTITUIR C POR C U MÁQUINAS HIDRÁULICAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS

15 UNEFM ECUACIÓN DE EULER 3. SUSTITUIR EL MOMENTO POR LA POTENCIA 4. UTILIZAR EL CONCEPTO DE TRABAJO Y SU RELACIÓN CON LA CARGA Y LA POTENCIA MÁQUINAS HIDRÁULICAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS

16 UNEFM ECUACIÓN DE EULER: CONSIDERANDO EL NÚMERO FINITO DE ÁLABES : COEFICIENTE DE CORRECCIÓN ECUACIONES DE EULER MÁQUINAS HIDRÁULICAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS

17 UNEFM ECUACIÓN DE EULER PRIMERA FORMA: EXPRESIÓN ENERGÉTICA + MÁQUINAS MOTORAS - MÁQUINAS GENERADORAS UNIDADES S.I.: m 2 /s 2 EXPRESIÓN EN ALTURA UNIDADES S.I.: m MÁQUINAS HIDRÁULICAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS

18 UNEFM ECUACIÓN DE EULER SEGUNDA FORMA: EXPRESIÓN ENERGÉTICA + MÁQUINAS MOTORAS - MÁQUINAS GENERADORAS UNIDADES S.I.: m 2 /s 2 EXPRESIÓN EN ALTURA UNIDADES S.I.: m MÁQUINAS HIDRÁULICAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS

19 UNEFM ECUACIÓN DE EULER EN SU SEGUNDA FORMA: MÁQUINAS HIDRÁULICAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS

20 UNEFM GRADO DE REACCIÓN EL GRADO DE REACCIÓN EN UNA TURBO MÁQUINA SE REFIERE AL MODO COMO TRABAJA EL RODETE Hp: ALTURA DE PRESIÓN DEL RODETE Hu: ALTURA TOTAL DEL RODETE (ALTURA DE EULER), SIENDO Hu SIEMPRE POSITIVO MÁQUINAS HIDRÁULICAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS

21 UNEFM GRADO DE REACCIÓN MÁQUINAS HIDRÁULICAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS

22 UNEFM GRADO DE REACCIÓN MÁQUINAS CON GRADO DE REACCIÓN IGUAL A CERO, SON MÁQUINAS DE ACCIÓN TODAS LAS BOMBAS SON DE REACCIÓN LAS TURBINAS HIDRÁULICAS SON DE ACCIÓN Y REACCIÓN MÁQUINAS HIDRÁULICAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS


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