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MMQQUUIINNAASS HHIIDDRRUULLIICCAASS

CURSO 2010-2011

Andoni Larreategui, Igor Pealva

_______________________________________________________________________________________________ Mquinas Hidrulicas. BACOS. Curso 2010-2011 i

ndice 1. UNIDADES 1

1.1. Smbolos y unidades en el Sistema Internacional 1

1.2. Magnitudes y unidades en sistema anglosajn (USA) 1

1.3. Magnitudes y unidades en desuso 2

1.4. Expresiones equivalentes 3

2. PROPIEDADES FSICAS 5

2.1. Aceleracin de la gravedad 5

2.2. Densidad del aire seco 5

2.3. Presin baromtrica ambiente en funcin de la altitud 5

2.4. Densidad del mercurio 6

2.5. Propiedades fsicas del agua fra 7

2.6. Propiedades fsicas del agua caliente 8

3. FRMULAS 11

3.1. Ecuacin de Bernoulli 11

3.2. Conversin energa especfica presin altura 11

3.3. Prdidas de carga y curva resistente (circuito) 11

3.4. Ecuacin de continuidad 12

3.5. Ecuaciones de Euler 12

3.6. Expresiones de la teora del ala o de Kutta-Joukovsky 12

3.7. Potencias y rendimientos (para clculo y diseo) 13

3.8. Potencias y rendimientos (para ensayos) 14

3.9. Velocidad de rotacin en mquinas sncronas 15

3.10. Semejanza: coeficientes de velocidad 15

3.11. Semejanza: relaciones sencillas modelo prototipo 15

3.12. Semejanza: velocidad especfica 15

3.13. Semejanza: coeficientes unitarios tradicionales 16

3.14. Semejanza: coeficientes y factores adimensionales 17

3.15. Semejanza: coeficientes cientficos 18

3.16. Cavitacin: coeficientes de planta o disponible 19

3.17. Curvas caractersticas de bombas centrfugas con recorte de rodete 20

3.18. Efectos de escala en bombas industriales con lquidos viscosos 21

3.19. Efectos de escala en bombas industriales no estndar 21

3.20. Efectos de escala en maquinaria hidroelctrica: frmula actual CEI 22

3.21. Efectos de escala en maquinaria hidroelctrica: frmulas tradicionales 23

_______________________________________________________________________________________________ Mquinas Hidrulicas. BACOS. Curso 2010-2011 ii

4. PRDIDAS DE CARGA 25

4.1. baco de Moody 26

4.2. Coeficientes de prdidas de carga singulares 27

5. EFECTOS DE ESCALA EN BOMBAS INDUSTRIALES CON LQUIDOS VISCOSOS 39

5.1. baco Hydraulic Institute 39 6. IMPLANTACIN ESTADSTICA DE BOMBAS INDUSTRIALES 41

6.1. Tablas 41

6.2. bacos Sulzer 42

6.3. Curvas complementarias 43

6.4. bacos del Hydraulic Institute 44 7. IMPLANTACIN ESTADSTICA DE TURBINAS, BOMBAS-TURBINA Y BOMBAS DE ACUMULACIN

7.1. Tablas de turbinas 45

7.2. Tablas de bombas-turbina y bombas de acumulacin 45

7.3. bacos de turbinas (Graeser) 46

7.4. bacos de bombas-turbina y bombas de acumulacin (Graeser) 47 8. CURVAS CARACTERSTICAS DE BOMBAS INDUSTRIALES 49

8.1. Catlogo Itur a 1450 [r.p.m.] 50

8.2. Catlogo complementario Itur a 1450 [r.p.m.] 77

8.3. Catlogo complementario Itur a 985 [r.p.m.] 84

8.4. Catlogo Itur a 2900 [r.p.m.] 85 9. MOTORES ASNCRONOS, VARIADORES DE FRECUENCIA Y MULTIPLICADORES 103

9.1. Rendimiento elctrico en funcin de la potencia mecnica (fraccin de la potencia nominal) 103

9.2. Rendimiento elctrico a potencia mecnica nominal: motores de carcasa de aluminio 104 9.3. Rendimiento elctrico a potencia mecnica nominal: motores de carcasa de hierro 105 9.4. Rendimientos de variadores de frecuencia 106

9.5. Rendimientos de multiplicadores y reductores de velocidad 106 10. TURBINAS PELTON 107

10.1. Estadsticas bsicas 107

10.2. Dimetro de chorro dimetro Pelton 108

10.3. Inyector 108

_______________________________________________________________________________________________ Mquinas Hidrulicas. BACOS. Curso 2010-2011 iii

10.4. Rodete 110

10.5. Bastidor 112

10.6. Repartidor o distribuidor 114

10.7. Calado del rodete 115

10.8. Velocidad de embalamiento 115 11. TURBINAS FRANCIS 117

11.1. Estadsticas bsicas 117

11.2. Dimensionamiento estadstico de Electroconsult 118

11.3. Dimensionamiento del rodete: mtodo Bovet 119 12. TURBINAS KAPLAN 123

12.1. Estadsticas bsicas 123

12.2. Dimensionamiento estadstico de Electroconsult 124 13. TURBINAS TUBULARES 127

13.1. Estadsticas bsicas 127

13.2. Estadsticas de Schweiger y Gregory 128

13.3. Estadsticas de Henry, mquinas con y sin multiplicador 130 14. ALIMENTACIN AL RODETE: CMARA ESPIRAL Y DISTRIBUIDOR 133

14.1. Dimensionamiento para turbinas Francis (Electroconsult) 133

14.2. Dimensionamiento para turbinas Kaplan (Electroconsult) 135

14.3. Clculo de secciones: cmaras metlicas 137

14.4. Dimensionamiento del distribuidor 140 15. RECUPERACIN DE ENERGA A LA SALIDA DEL RODETE 145

15.1. Prdidas energticas y rendimiento del aspirador 145

15.2. Dimensiones de aspiradores acodados 147

15.3. Dimensiones para aspiradores rectos: turbinas tubulares 150 16. RENDIMIENTOS EN MQUINAS HIDRULICAS 151

16.1. Modelo: turbinas de reaccin 151

16.2. Prototipo: turbinas Pelton 152

16.3. Prototipo: comparacin de turbinas 153

16.4. Modelo: bombas turbina funcionando en bomba 155

16.5. Bombas industriales centrfugas 156