UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA TURBOMAQUINARIAS LABORATORIO ASIGNACIÓN 1: “INTRODUCCIÓN GENERAL A LAS TURBOMÁQUINAS HIDRÁULICAS” ESTUDIANTES: RAFAEL LÓPEZ "IRIAM CA CABALLERO AL'ADIS SÁNCHEZ ÁNGEL 'IM)NEZ LORENA CORREA
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INSTRUCTOR: 'OS) LARA FECHA: #++#*1
C,./02340
1. Investigar sobre la clasifcación de las bombas hidráulicas según su uncionamiento, la dirección del ujo de uido y la velocidad especfca. Indi!ue sus aplicaciones según carga y caudal. ". #encione las partes importantes !ue conorman una bomba hidráulica. $. %&pli!ue las dierencias undamentales entre una bomba rotodinámica 'cin(tica) y una bomba de despla*amiento positivo. +e ejemplos de cada uno de esos tipos. . %&pli!ue en t(rminos generales, cómo se puede identifcar el tipo de bomba instalada y-o en operación en campo. . Investigar sobre el enómeno de cavitación, e&plicando su ormación, sus causas y consecuencias en las turbomá!uinas hidráulicas. /. 0u( es cebar una bomba y cuando es necesario hacerlo2 3. %&pli!ue en !u( consiste un arreglo de bombas en serie y en paralelo y sus aplicaciones de carga y caudal, respectivamente. 4. %&pli!ue !u( es el golpe de ariete y !u( eectos tiene. 5. %&pli!ue !u( es un ariete hidráulico y cómo unciona. 16. 0u( es una prueba hidrostática, para !ue se utili*a y cómo se reali*a2 11. Investigar sobre la clasifcación general de las turbinas hidráulicas según la dirección del ujo de uido y según el grado de reacción. Indi!ue sus aplicaciones según carga y caudal. 1". #encione las partes undamentales !ue conorman una turbina y cuál es su uso. 1$. 7resente una vista en planta 'blo!ues) y un isom(trico del sistema de bombas y turbinas, as como del resto de e!uipos del laboratorio de 8urboma!uinarias.
1. 9egún su uncionamiento: a. ;ombas de despla*amiento positivo o volum(tricas: el aumento de presión se reali*a por el empuje de las paredes de las cámaras !ue varan su volumen b. ;ombas rotodinámicas : intercambio de cantidad de movimiento entre la má!uina y el uido, aplicando la hidrodinámico <1= 9egún la dirección del ujo del uido: c. ;ombas de ujo radial: 8ienen impulsores angostos de baja velocidad especfca y !ue desarrollan cargas altas. d. ;ombas de ujo mi&to: el ujo cambia de a&ial a radial. 9on bombas para gastos y cargas intermedias y la velocidad especfca de los impulsores es mayor !ue las de ujo radial. e. ;ombas de ujo a&ial: >lamadas tambi(n de propela, sus impulsores son de alta velocidad especfca. <"=
?plicación según su carga y caudal: a) ;ombas de despla*amiento positivo: s se desprecian los escapes, las bombas rotatorias descargan un gasto constante independiente de las presiones variables de descarga. >as aplicaciones tpicas incluyen el paso de l!uido de todas las viscosidades, procesos !umicos, alimento, descarga de barcos, lubricación a presión, pintura a presión, sistemas de enriamiento, servicio de !uemadores de aceite, manejos de grasa, gases licuados 'propano, butano, amonio, reón, etc.), y un gran número de otros servicios industriales. b) ;ombas rotodinámicas o de ujo radial: transporta el uido de una *ona de baja presión a una de alta presión. %s la orma más económica de transporte uidos. c) ;ombas de ujo a&ial: estas bombas se usan para manejar grandes caudales de l!uido contra cargas de bombeo relativamente pe!ue@as. d) ;ombas de ujo mi&to: ". 7artes de bomba hidráulica: a. Aarcasa 'o caja) b. Impulsores 'o rotor) c. +iusor $. >a principal dierencia entre estas dos es !ue las bombas de despla*amiento positivo, su uncionamiento se basa en la hidrostática, es decir, el aumento de presión se reali*a por el empuje de las paredes de las cámaras !ue varan su volumen. %n cambio las bombas rotodinámicas, su uncionamiento se basa en la hidrodinámica, es decir, el intercambio de cantidad de movimiento entre la má!uina y el uido. %jemplo de despla*amiento positivo: ;ombas de embolo alternativo ;ombas volum(tricas rotativas o rotoestáticas %jemplos de bombas rotodinámicas: Badiales o centriugas ?&iales +iagonales o helicocentrugas <$= . %n una instalación de bombeo el tipo de bomba se determina observando la orma de la carcasa. . 9e produce cuando el uido en estado l!uido pasa a gran velocidad por una arista aflada, produciendo una descompresión del uido debido. 7uede ocurrir !ue se alcance la presión de vapor del l!uido de tal orma !ue las mol(culas !ue lo componen cambian inmediatamente a estado de vapor, ormándose burbujas. >as burbujas ormadas viajan a *onas de mayor presión e produciendo una estela de gas y un arran!ue de metal de la superfcie en la !ue origina este enómeno. %&isten dos tipos de cavitación:
Aavitación de succión: ocurre cuando la succión de la bomba se encuentra en unas condiciones de baja presión-alto vaco !ue hace !ue el l!uido se transorme en vapor a la entrada del rodete. %ste vapor es transportado hasta la *ona de descarga de la bomba donde el vaco desaparece y el vapor del l!uido es nuevamente comprimido debido a la presión de descarga. 9e produce en ese momento una violenta implosión sobre la superfcie del rodete. Aavitacion de descarga: ocurre cuando la descarga de la bomba está muy alta, es decir en una bomba !ue está uncionando a menos del 16C de su punto de efciencia óptima. >a elevada presión de descarga provoca !ue la mayor parte del uido circule por dentro de la bomba en ve* de salir por la *ona de descarga. ? este enómeno se le conoce como DslippageE. ? medida !ue el l!uido uye alrededor del rodete debe de pasar a una velocidad muy elevada a trav(s de una pe!ue@a apertura entre el rodete y el tajamar de la bomba. %sta velocidad provoca el vaco en el tajamar, lo !ue provoca !ue el l!uido se transorme en vapor. Aonsecuencias: ruido y vibraciones corrosión por cavitación: enómeno por el !ue la cavitación arranca la capa de ó&ido 'resultado de la pasivación) !ue cubre el metal y lo protege, de tal orma !ue entre esta *ona 'ánodo) y la !ue permanece pasivada 'cubierta por ó&ido) se orma un par galvánico en el !ue el ánodo 'el !ue se corroe) !ue es la *ona !ue ha perdido su capa de ó&ido y la !ue lo mantiene 'cátodo) 7or cavitación de succion: allo prematuro de la bomba. %sto debido a !ue los rodetes !ue han trabajado bajo condiciones de cavitación de succión presentan grandes cavidades producidas por los tro*os de material arrancados por el enómeno. 7or cavitación de descarga: desgaste prematuro del rodete, tajamar y álabes. ?demás y debido a la alta presión de uncionamiento es de esperar un allo prematuro de las juntas de estan!ueidad y rodamientos de la bomba. ;ajo condiciones e&tremas puede llegar a romperse el eje del rodete. <= /. %l cebado de la bomba consiste en llenar de l!uido la tubera de aspiración succión y la carcasa de la bomba, para acilitar la succión de l!uido, evitando !ue !ueden bolsas de aire en el interior. <=. 9e debe de cebar una bomba antes de !ue inicie su uncionamiento para acilitar la succión de l!uido, evitando !ue !ueden bolsas de aire en el interior. 8ambi(n se debe de cebar en caso de !ue se le llegue a meter aire o un gas a la bomba, para !ue uncione correctamente. 3. ;ombas en paralelo: 9i dos o más bombas id(nticas se conectan en paralelo, la cabe*a a trav(s de cada bomba es igual y el caudal se distribuye por igual entre las bombas. %n caso de !ue las bombas est(n conectadas a dierentes uentes de ujo con igual caudal, y desenbocan en una misma tubera o deposito, el caudal • •
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fnal será el doble del caudal inicial en ambas bombas y la carga seria la misma, es decir si a dos bombas en paralelo entran caudales de 166 y producen carga de 166, el uido saldra a un caudal de "66 y una carga de 166. ;ombas en serie: 9i dos o más bombas id(nticas se conectan en serie, la descarga pasa a trav(s de cada bomba por turnos y soporta un incremento en la cabe*a de F+-$ en cada bomba. %n el caso de bombas en serie el caudal se mantiene y la carga va a aumentar, por ejemplo si hay dos bombas iguales en serie con caudal de 166 y cada bomba da 166 de carga al fnal se tendrá una carga de "66 y un caudal de 166. 4. %l golpe de ariete se origina debido a !ue el uido es ligeramente elástico o no compresible. %n consecuencia, cuando se cierra bruscamente una válvula o un grio instalado en el e&tremo de una tubera de cierta longitud, las partculas de uido !ue se han detenido son empujadas por las !ue vienen inmediatamente detrás y !ue siguen aún en movimiento. %sto origina una sobrepresión !ue se despla*a por la tubera a una alta velocidad. %sta sobrepresión tiene dos eectos: comprime ligeramente el uido, reduciendo su volumen, y dilata ligeramente la tubera. Auando todo el uido !ue circulaba en la tubera se ha detenido, cesa el impulso !ue la comprima y, por tanto, (sta tiende a e&pandirse. 7or otro lado, la tubera !ue se haba ensanchado ligeramente tiende a retomar su dimensión normal. Aonjuntamente, estos eectos provocan otra onda de presión en el sentido contrario. %l uido se despla*a en dirección contraria pero, al estar la válvula cerrada, se produce una depresión con respecto a la presión normal de la tubera. ?l reducirse la presión, el uido puede pasar a estado gaseoso ormando una burbuja mientras !ue la tubera se contrae. ?l alcan*ar el otro e&tremo de la tubera, si la onda no se ve disipada, por ejemplo, en un depósito a presión atmos(rica, se reejará siendo mitigada progresivamente por la propia resistencia a la compresión del uido y la dilatación de la tubera. Aonsecuencias: Boturas en los accesorios instalados en los e&tremos 'grios, válvulas, etc). Beventar tuberas de hierro colado, ensancha las de plomo, arranca codos instalados.
16.>a prueba hidrostática es una prueba no destructiva mediante el cual se verifca la integridad sica de una tubera ó sistema en donde el agua es bombeada a una presión más alta !ue la presión de operación y se mantiene a esa presión por un tiempo establecido previamente el cual vara según la longitud del tramo a probar. 7ara reali*ar la prueba se necesitan: 1. ;omba de baja y alta presión. ". #anguera de alta presión y cone&iones rápidas. $. #anómetros de dierentes escalas para registrar la presión a la !ue está sometida el sistema. . Begistrador grafco de presión '7ressure Ahart Becorder) ó 8ermógrao !ue registre la temperatura. . 8ermomanómetro para registrar gráfcamente en el mismo e!uipo la presión y temperatura. /. Aompresor 7asos para reali*ar la prueba: 1. Jerifcar !ue los manómetros est(n calibrados ". %l recipiente a anali*ar deberá colocarse y ubicarse de tal manera !ue se eviten deormaciones en el tan!ue al momento del llenado con agua. $. 9e debe de colocar los instrumentos, todas las bridas y las partes roscadas se deben sellar antes de la prueba. . 7or lo menos un manómetro deberá ser colocado en la parte más alta del recipiente y deberá colocarse una válvula de corte entre el tan!ue y los instrumentos . +urante el inicio de la prueba el tan!ue se puede llenar con agua de pipa o suministro de agua de la red del abricante /. '9e inspecciona !ue no hayan ugas en las juntas de soldadura y cone&iones) 9i se observa humedad o uga en cual!uier punto, la prueba no es aceptada y se recha*a el e!uipo hasta !ue se realicen las reparaciones. 3. 9e verifca la presión de la prueba en el manómetro, para empe*ar a contar el tiempo d la prueba. 4. 9e da un seguimiento de la presión contra el tiempo 5. 9e obtienen los datos de la prueba 'registrador grafco de presión o termógrao) 16.9e vaca el tan!ue <4= 11. 9egún la dirección en !ue entra el agua: a) 8urbinas a&iales: el agua entra en el rodete en la dirección del eje. b) 8urbinas radiales: el agua entra en sentido radial, no obstante el agua puede salir en cual!uier dirección. 9egún el grado de reacción: a) >as turbinas de reacción son de dos tipos: Hrancis y Kaplan. >a entrada a la turbina ocurre simultáneamente por múltiples compuertas de admisión
'LicMet gates) dispuestas alrededor de la rueda de álabes 'runner) y el trabajo se ejerce sobre todos los álabes simultáneamente para hacer girar la turbina y el generador.
a) 8urbina Hrancis y 7ropeller: están ormadas por una espiral !ue va a alimentar al rodete, se utili*a para cadas medianas, tienen un distribuido !ue orienta el agua hacia el rodete, descarga a contra presión.
b) 8urbina Kaplan: 9e utili*an para cadas bajas, se utili*an para gastos
muy grandes, la regulación se eectúa por medio de un distribuidor como en las Hrancis y además con el ángulo de inclinación de las palas en el rodete. <5=
1".7artes de una turbina hidráulica
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ap ar t ee xt er n ays uf unc i ónesge ner arpul s osoel ec t r oi ma nesques ei n vi er t enc on %stator: esl
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el c i c l aj edel v ol t aj e. apar t ei nt er nal agi r at or i ayporl osi mpul s osgener ador esporel es t at ors emuev een Botor: esl c i er t os ent i doqueesel quel oi nduc eel es t at or .
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%je de generador: sitio en donde están colocados todas las partes de la turbina 7uertas: canal de admisión de uido Nlabes de la turbina: paletas cuya unción es generar energa con el paso del uido
;ibliograa <1, $= http:--es.LiMipedia.org-LiMi-;ombaOhidrCA$C?1ulica <"= http:--LLL.slideshare.net-saulola-bombasP41446$ <= http:--es.LiMipedia.org-LiMi-AavitaciCA$C;$n <= http:--menymeny"$.blogspot.com-"665-6$-normalP6P"1PalsePalsePalsePesPtradP &.html
