Laboratorio 1 - Nota: 10 PDF

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA LICENCIATURA EN INGENIERÍA ELECTROMECÁNICAINFORME DE LABORATORIO 1: INTRODUCCIÓN GENERAL A LAS TURBOMÁQUINAS HIDRÁULICASPRESENTA:MATERIA:TURBOMAQUINARIA (3952)PROFESOR: TOMÁS CENTELLAINSTRUCTOR: DANIEL NAVARROGRUPO: 1IE-252 (B)FECHA D...

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA LICENCIATURA EN INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

INFORME DE LABORATORIO 1: INTRODUCCIÓN GENERAL A LAS TURBOMÁQUINAS HIDRÁULICAS

PRESENTA:

MATERIA: TURBOMAQUINARIA (3952)

PROFESOR: TOMÁS CENTELLA

INSTRUCTOR: DANIEL NAVARRO

GRUPO: 1IE-252 (B)

FECHA DE REALIZACIÓN: 18 DE ABRIL DE 2018

FECHA DE ENTREGA: 25 DE ABRIL DE 2018

Resultados 1. Investigar sobre la clasificación de las bombas hidráulicas según su funcionamiento, y luego investigue las subclasificaciones ya sea de acuerdo con el tipo de movimiento que presentan, la dirección del flujo de fluido y la velocidad específica.  Las bombas hidráulicas pueden clasificadas en dos grupos principales según su funcionamiento: bombas de desplazamiento positivo y bombas dinámicas. o Dependiendo del tipo de movimiento que presentan, las bombas se pueden clasificar en: reciprocantes, rotatorias o centrifugas (cinéticas). o Según la dirección del flujo de fluido, las bombas se pueden clasificar en bombas de flujo axial, radial o mixto. o Según la velocidad específica, las bombas se clasifican en periféricas o tipo turbina, radiales o centrifugas, radial o Francis, Francis helicoidal, flujo mixto, o propela.  Es importante saber que las bombas tienen muchas otras clasificaciones y subclasificaciones, ya sea por su costo, uso, tamaño, o varias otras categorías. 2. Explique las diferencias fundamentales entre una bomba rotodinámica (cinética) y una bomba de desplazamiento positivo. De ejemplos de cada uno de esos tipos.  Hay varias diferencias entre una bomba rotodinámica y una bomba de desplazamiento positivo. Una diferencia primordial es que las bombas de desplazamiento positivo trabajan con flujo discreto mientras que las bombas rotodinámica trabajan con flujo continuo. Adicionalmente, las rotodinámica generan impulso a través de un impulso rotatorio (hay excepciones como los jets y las bombas electromagnéticas) y las bombas de desplazamiento positivo lo generan mediante compresión (existen bombas de desplazamiento positivo rotatorias también). Las bombas de desplazamiento positivo suelen generar presiones mucho más altas que las rotodinámica.  Algunos ejemplos de una bomba rotodinámica son las bombas verticales comúnmente halladas en pozos o la mayoría de las bombas radiales en usos baja presión. Algunos ejemplos de bombas de desplazamiento positivo incluyen el corazón y las bombas de rueda dentada. 3. Mencione las partes importantes que conforman una bomba hidráulica rotodinámica.  Las partes principales de una bomba hidráulica rotodinámica son (mirar la Ilustración 1): o Rodete

o Voluta o Eje o Difusor o Salida o Entrada o Eje o Anillo de desgaste

Ilustración 1: Imagen descriptiva básica de una bomba rotodinámica.

4. Explique en términos generales, cómo se puede identificar el tipo de bomba instalada y/o en operación en campo.  Hay diferentes aspectos que se pueden observar rápidamente en una bomba para determinar de qué tipo es. El tamaño, la posición de entrada y salida del flujo, la alineación (vertical o horizontal) son solo algunas de las diferentes pistas que se pueden utilizar. Un dato importante es que las bombas radiales tienen la placa trasera plana y las mixtas tienen esta placa cónica. Las bombas periféricas tienen carcaza de forma óvalo triangulado. 5. Investigar sobre el fenómeno de cavitación, explicando su formación, sus causas y consecuencias en las turbomáquinas hidráulicas.  La cavitación se puede definir como la formación de burbujas en un líquido. La cavitación es causada por fallas de diseño en la configuración de líneas de succión o en la utilización de filtros o mallas de succión.

Cuando la presión se reduce más que un nivel permitido dependiendo de las condiciones de fluido, este se evapora. Las burbujas que se forman con esta evaporación son las burbujas de cavitación. Estas pequeñas burbujas implosionan a nivel molecular y pueden ir desgastante el material de las bombas o turbinas, impidiendo el funcionamiento normal de estos dispositivos. En la figura 2 se muestra un ejemplo de estos daños.

Ilustración 2: Efectos de Cavitación en una Bomba Hidráulica.

6. ¿Qué es cebar una bomba y cuando es necesario hacerlo?  Cebar una bomba consiste en llenar de agua la tubería de succión de la bomba y su carcasa de manera completa. El cebado se debe hacer siempre que la carcasa y la tubería no estén completamente llenas de agua para asegurar su funcionamiento óptimo. Esto usualmente ocurre en el arranque de una bomba después de un tiempo sin ser utilizada o después de que el ciclo sea vaciado. 7. Explique en qué consiste un arreglo de bombas en serie y en paralelo y sus aplicaciones de carga y caudal, respectivamente.  En un arreglo de bombas en serie, la salida de la primera bomba se conecta a la entrada de la segunda bomba. La salida de esta segunda bomba se conecta a una tercera y así continua el sistema. En el arreglo en serie, el caudal es el mismo y la carga se suma.  En un sistema de bombas en paralelo, el caudal total es la suma de los caudales individuales de cada bomba, pero la carga total es la misma que la de cada bomba. En la Ilustración 3 se puede observar una imagen de este sistema.

Ilustración 3: Bombas en Paralelo

8. Explique qué es el golpe de ariete y qué efectos tiene.  Cuando un fluido cambia de velocidad repentinamente, se producen fluctuaciones de presión. Estas fluctuaciones de presión viajan en forma de onda y se conocen como golpe de ariete. El golpe de ariete puede tener efectos catastróficos en sistemas lo suficientemente grandes ya que la presión es muy alta en estos y debe liberarse de alguna manera. Es posible que algún dispositivo o la tubería falle debido a un golpe de ariete. 9. Explique qué es un ariete hidráulico y cómo funciona.  Un ariete hidráulico es una bomba de chorro que se utiliza para aliviar las altas presiones de los golpes de ariete. El ariete hidráulico tiene dos válvulas automáticas, una de descarga y una de suministro. Las altas presiones del fluido durante un golpe de ariete obligan a la válvula de suministro a abrirse y deja salir agua a la tubería de salida. Una vez llegue la onda de presión negativa de la toma, la válvula de suministro se cierra. 10. ¿Qué es una prueba hidrostática, para que se utiliza y cómo se realiza?  La prueba hidrostática busca revisar la integridad o capacidad de los sistemas hidráulicos. Esta pruebe se encarga de asegurar que no haya fugas u otros daños. Para realizar la prueba, se coloca el sistema a revisar en una cámara de acero. Primero, esta cámara se llena con agua a presión normal, luego se le bombea agua en lo que se está probando. El recipiente se expande forzando agua a salir de la cámara de acero y luego se libera la presión haciendo que el agua regrese a la cámara. La cantidad de agua que sale y retorna son los datos para analizar los resultados de la prueba. 11. Investigar sobre la clasificación general de las turbinas hidráulicas según la dirección del flujo de fluido y según el grado de reacción. Indique sus aplicaciones según carga y caudal.  Según la dirección del flujo de fluido, las turbinas se pueden clasificar en axiales, radiales o mixtas. Estas últimas tienen componente axial, radial y tangencial.  Según su grado de reacción, las turbinas se clasifican en: Turbinas de acción, aquellas en las que el fluid de trabajo no sufre un cambio de

presión importante a través del rodete (Pelton). Turbinas de reacción, aquellas en las que el fluido si sufre un cambio de presión importante en el rodete (Francis, Hélice y Kaplan, Bulbo).  Las turbinas con mecanismo Kaplan manejan cargas bajas y caudales altos, las turbinas Francis manejan caudales bajos y carga alta, y las turbinas Pelton manejan cargas muy altas y caudales muy bajos. 12. Mencione las partes fundamentales que conforman una turbina y cuál es su uso.  Las partes fundamentales de una turbina hidráulica son la entrada y salida de agua, el rodete, el distribuidor y el eje. La entrada permite que el fluido entre a través del distribuidor hacia el rodete. El rodete toma la energía del fluido y se la transmite al eje que puede estar conectado a un generador. Luego de esto, el fluido sale del sistema a través del tubo de salida. Conclusión Las turbomáquinas hidráulicas son de gran utilidad en los sistemas ingenieriles. Es importante conocer las diferentes clasificaciones y los diferentes fundamentos sobre estas máquinas. Después de esta experiencia de laboratorio, conocemos las diferentes clasificaciones y subclasificaciones de las máquinas hidráulicas. Comprendemos el funcionamiento básico de las bombas y turbinas hidráulicas, sus partes más importantes y cómo identificarlas visualmente en el campo. Referencias Bibliográficas 1. Cengel, Yunus; Cimbala, John. (2012). Mecánica de fluidos: Fundamentos y Aplicaciones, 2da edición, McGraw-Hill, México. 2. White, Frank. (2003). Mecánica de fluidos, 5ta edición, McGraw-Hill, España....