UNLP
Planilla de Actividades Curriculares
Código: H0517
Proyecto de Instalaciones Hidromecánicas
Última Actualización de la Asignatura:

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CARRERAS PARA LAS QUE SE DICTA

Carrera Plan Carácter Cantidad de Semanas Año Semestre
03003 - Ingeniería Hidráulica 2002 Obligatoria
Totales: 0
Clases:
Evaluaciones:
4to
-

CORRELATIVIDADES
Ingeniería Hidráulica - Plan 2002
PARA CURSAR PARA PROMOCIONAR
(F0313) Matemática C 1
(F0314) Matemática Aplicada
(H0501) Hidráulica I
(F0314) Matemática Aplicada

INFORMACIÓN GENERAL 

Área: Aprovechamiento de los Recursos Hidricos y Maquinas Hidraulicas
Departamento: Hidraulica

Ingeniería Hidráulica - 2002 plegar-desplegar

Tipificación: Tecnologicas Aplicadas

CARGA HORARIA

HORAS CLASE
TOTALES: 96hs SEMANALES: 6 hs
TEORÍA
-
PRÁCTICA
-
TEORÍA
4 hs
PRÁCTICA
2 hs

FORMACIÓN PRÁCTICA
Formación Experimental
0 hs
Resol. de Problemas abiertos
12 hs
Proyecto y Diseño
0 hs
PPS
4 hs

TOTALES CON FORMACIÓN PRÁCTICA: 112 hs

HORAS DE ESTUDIO ADICIONALES A LAS DE CLASE (NO ESCOLARIZADAS)
TEORÍA

-

PRÁCTICA

-


PLANTEL DOCENTE

Profesor Adjunto - Ordinario, Dedicación Exclusiva  
Ing.Lucino, Cecilia Verónica   mail cecilia.lucino@gmail.com

Jefe de Trabajos Prácticos - Ordinario, Dedicación Exclusiva  
Ing.Angulo, Mauricio Abel   mail mauriangulo@gmail.com

Ayudante Diplomado - Interino, Dedicación Simple  
Ing.Lugo, María Victoria   mail lugomariavictoria@gmail.com

Ayudante Diplomado - Ordinario, Dedicación Simple  
Ing.Serrano, María Laura   mail mlauraserrano@yahoo.com.ar

Ayudante Diplomado - Ordinario, Dedicación Simple  
Ing.Rivetti, Arturo   mail arturorivetti@gmail.com

Ayudante Diplomado - Ordinario, Dedicación Simple  
Ing.Serrano, Guillermo Hernan   mail guilleserrano7@hotmail.com

Ayudante Diplomado - Ordinario, Dedicación Simple  
Ing.Del Blanco, María Mercedes   mail mechisdelblanco@gmail.com

OBJETIVOS

- Adquirir conocimientos sobre configuracion y caracterización energética de circuitos hidráulicos donde se emplazan las turbomáquinas hidráulicas. Desarrollar competencias en:-la selección de bombas hidráulicas para instalaciones de diferente tipo y magnitud (domiciliarias, industriales, acueductos, etc.) para lo cual se promueve el trabajo con información actualizada de las tecnologías disponibles en el mercado.-la selección y predimensionado de turbinas hidráulicas para aprovechamientos hidroeléctricos de diferente tipo y magnitud (micro, pequeños aprovechamientos y grandes potencias - aprovechamiento de la energía hidráulica de los ríos y las mareas), tanto en lo referido al diseño más adecuado, como a la cantidad de unidades en función de las características operativas del aprovechamiento y condiciones de instalación adecuadas para controlar la cavitación.-el manejo de criterios y normativas para evaluar técnicamente el cumplimiento de las garantías de funcionamiento (rendimiento, cavitación, etc.)

PROGRAMA SINTÉTICO

Historia de la máquinas hidráulicas. Tipos de máquinas hidráulicas. Caracterización del flujo en el interior de las máquinas. Ecuaciones fundamentales. Similitud. Número específico como parámetro de clasificación de las turbomáquinas . Parámetros de explotación de las bombas y las turbinas. Diagra-mas colinares. . Cavitación en bombas. Valores requeridos y disponibles de ANPA. Condición de instalación segura de bombas. Cavitación en turbinas. Número de Thoma. Ensayo de cavitación. Condiciones para la Instalación segura de turbinas. Teoría de las turbomáquinas. Ecuación de Euler. Órganos auxiliares de las turbinas. Cámara espiral, distribuidor, tubo de aspiración. Órganos auxiliares en bombas. Bom-bas tipos y usos. Estaciones de bombeo. Curvas características de bombas y sistemas de bombeos. Curvas características para funcionamiento en serie y paralelo. Curvas características con velocidad variable. Emplazamiento de bombas en estaciones de bombeo. Combinaciones de sistema de bom-beo. Turbinas, selección del tipo y número de máquinas. Predimensionados de turbinas y de la sala de máquinas. Regulación de las turbinas. Ecuaciones de regimen impermanente en conducciones a presión. Problemas en la operación. Obras constituyentes de los Pequeños Aprovechamientos Hidroeléctricos (PAH). Características de los Micro, Mini y PAH.Principales tipos de válvulas. Selección y dimensionado General. Compuertas. Tipos y usos. Dimensionado. Esfuerzos. Cavitación.

PROGRAMA ANALÍTICO 

Año: 2017, semestre: 1

Vigencia: 01/02/2002 - Actualidad

UNIDAD I : PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE LAS TURBOMÁQUIINAS HIDRÁULICAS

Origen de la energía hidráulica que transforma una turbina. Esquemas típicos de disposición de los elementos constitutivos de una obra hidroeléctrica de acuerdo a sus funciones dentro del conjunto. Centrales de bajo, mediano y gran salto. Diferencias en las escalas de los aprovechamientos: micro, mini, pequeños y grandes aprovechamientos y la influencia de esta escala en los temas que desarrolla la asignatura. Esquemas típicos de instalaciones de bombeo de diferente envergadura.
Análisis energético de esquemas que representan aprovechamientos y circuitos de bombeo.
Principio del momento de la cantidad de movimiento aplicado a las máquinas hidráulicas. Descomposición de la velocidad del agua en sus componentes absoluta y relativa .
Descripción de la trayectoria del agua dentro de una turbomáquina. Caracterización de las componentes en triángulos de velocidades.
Clasficación del tipo de escurrimiento: axial, mixto, radial, tangencial. Tipos de máquinas asociados a esta clasificación y al desarrollo tecnológico a lo largo de la historia .
Componentes de las máquinas hidráulicas y función que cumplen. Órganos auxiliares.
Variables de funcionamiento: caudal, salto, potencia, velocidad del rotor. Características operativas de los generadores y los motores.
Cuantificación de la potencia, la energía y la eficiencia de la transformación de la energía hidráulica en eléctrica. Ecuación fundamental de Euler para las turbomáquinas hidráulicas. Rendimientos del proceso. Cinemática del flujo y geometría de los álabes en relación con la optimización de la transformación.

UNIDAD II : ESTUDIO DE LA SIMILITUD Y LA CAVITACIÓN ORIENTADAS A LA SELECCIÓN E INSTALACIÓN DE LAS TURBOMÁQUINAS HIDRÁULICAS

La similitud como herramienta para predecir el comportamiento de las máquinas hidráulicas y sistematizar los datos experimentales: Leyes de similitud. Número específico. Ensayos en modelo reducido. Parámetros unitarios y adimensionales.
Planteo del problema de definr la turbomáquina más conveniente técnica y económicamente: restricciones impuestas por la cavitación. Descripción del fenómeno en las turbinas y en las bombas: diferencias. La cavitación expresada como parámetro de similitud: Definición de Sigma de Thoma (turbinas). Ensayos de cavitación. Influencia de la cavitación sobre el rendimiento. Definición de la cota de instalación de las turbinas y las bombas. Altura neta positiva de aspiración en bombas.
Diferenciación de los distinos tipos de turbinas a partir de las curvas características y los diagramas de explotación.

UNIDAD III: CRITERIOS DE PROYECTO DE INSTALACIONES DE TURBINADO

Métodos para seleccionar y predimensionar turbinas acorde a las necesidades y exigencias operativas. Influencia de la escala del aprovechamientos Ejemplo: Método de De Siervo y De Leva, manuales de microturbinas, etc. (información actualizada).
Selección de alternativas de tipos de turbinas. Curvas típicas de rendimiento de cada turbina: influencia en la selección. Variabilidad en el salto y caudal: influencia en la selección. Dimensionado de los órganos auxiliares. Funcionamiento respecto a la cavitación: influencia en la selección. Garantías contractuales. Normas para fijar el cumplimiento de las garantías.
Sala de máquinas: criterios de dimensionado en función de la selección de las turbinas. Criterios que guían el proyecto de los componentes hidromecánicos para el control de la operación y seguridad de las obras.

UNIDAD IV: CRITERIOS DE PROYECTO DE INSTALACIONES DE BOMBEO

Selección de bombas de acuerdo a la función y exigencias operativas. Curvas características de bombas de diferentes tipos y rangos de caudales y saltos: utilización de datos provistos por los fabricantes en función de las necesidades de bombeo. Recorte del rodete y variación del número de vueltas. Disposición en serie y en paralelo.
Criterios que guían el proyecto de las instalaciones hidromecánicas de una instalación de bombeo. Estación de bombeo: tipos, disposición posible de las bombas de acuerdo al tipo de bombas. Selección del número de bombas. Diferenciación de estaciones de bombeo de acuerdo a la finalidad: desagües pluviales, acueductos, etc. Definición del diámetro económico de la conducción. Elementos constitutivos de la EB.

UNIDAD V : INCORPORACIÓN AL PROYECTO DE LOS TRANSITORIOS HIDRÁULICOS

Los transitorios hidráulicos en escurrimientos a presión. Descripción del fenómeno. Ecuaciones básicas del transitorio hidráulico . Concepto y ecuación de la celeridad. Concepto de transitorios rápidos y lentos. Sobrepresión: ecuaciones de Michaud y Joukowski.
Influencia de las trazas de la tubería en el comportamiento en régimen impermanente.
Modelación de los fenómenso. Modelo elástico. Método de las Características.
Problemas ocasionados por los transitorios en los Acueductos. Sistemas de protección: Inercia de los equipos, pulmones hidroneumáticos, chimeneas de equilibrio, tanque unidimensionales, válvulas de retención. Estudio de caso.
Problemas de los transitorios en las turbinas hidráulicas. Regulación de turbinas. Variación de la potencia vs frecuencia. Tiempos característicos. Inestabilidad de la generación. Comportamiento de la turbina con una tubería. Soluciones posibles a los problemas de la regulación.

BIBLIOGRAFÍA

Año: 2017, semestre: 1

Vigencia: 01/02/2002 - Actualidad


1. Ing. Camilo Rodriguez, Máquinas Hidráulicas Tomo1 y 2, CEILP, 1979/1985, Biblioteca Dto Hidráulica.
2. Dr. Claudio Mataix, Turbomáquinas Hidráulicas, ICAI, 1975, Biblioteca Dto Hidráulica
3. Dr Hellmuth Schulz, Diseño de bombas, Labor, 1959, Biblioteca Dto Hidráulica
4. Dr A. Stepanoff, Centrifugal and Axial flow pumps, Wiley & Sons, 1967, Biblioteca Dto Hidráulica
5. Dr. Miroslav Nechleba, Hydraulic Turbines, Artia Prague, 1957, Biblioteca Dto Hidráulica
6. Dr Emil Mosonyi, Water Power Development, Akademia Kiado Budapest, 1960, Biblioteca Dto Hidráulica
7. Dr John Gulliver, Hydropower Engineering Handbook, McGraw Hill, 1991, Biblioteca Dto Hidráulica
8. Manual de Minicentráis Hidrelétricas, Ministerio das Minas e Energía de Brasil, 1985
9. Manual de Microcentrales Hidráulicas, ITDG Perú, 1995
“Máquinas Hidráulicas: Turbobombas” Autor: D. Guaycochea Guglielmi
10. Universidad Autónoma Metropolitana, México. 1989
11. Revistas de las fábricas Escher Wyss, Charmilles, Voith, Water Power,
12. Pierre Henry "Turbomachines hydrauliques: Choix illustré de réalisations marquantes" 1992, Ecole Polytechnique Féderal de Lausanne
13. La Cavitation: Méchanismes physiques et aspects industriels Press Unversitaires de Grenoble1995
14. Protocolos de Ensayos en Banco de pruebas de diversas turbinas instaladas en el país.

"Programa Aprobado en la 56º Sesión Ordinaria del H. Consejo Académico el 29/03/2004".

ACTIVIDADES PRÁCTICAS

Trabajo práctico 1: Revisión - Líneas de energía. La actividad tiene por objetivo principal diagnosticar las capacidades del grupo en cuanto a : nivel de conocimientos básicos que manejan, posibilidad de describir el funcionamiento energético de instalaciones sencillas, tipo de dudas que se presentan, etc. A partir de la evaluación de esta actividad se refuerzan los conceptos necesarios. Tiempo de la práctica 3 hs.Laboratorio 1. Ensayo de una turbina Francis o Kaplan en los Bancos Docentes: Tiempo estimado: 4 hs. Inicialmente los alumnos diagraman la metodología del ensayo en forma grupal, elaborando una planilla de toma de datos en conjunto en el pizarrón, para lo cual deben revisar los conceptos, fórmulas y unidades. Luego registran los datos de manómetros, caudalímetro, sensores electrónicos de presión, carga al freno, apertura distribuidor y obtienen los valores resultantes en planilla de cálculo simultáneamente para chequear la bondad de las mediciones. Analizan los resultados y elaboran un informe escrito individual.Laboratorio 2. Ensayo de una bomba axial en Banco Docente. : Metodología de trabajo similar a la del Laboratorio 1. Se puede observar la cavitación en la bomba.Tiempo: 3hs.Laboratorio 3. Ensayo de bombas en serie y paralelo: Tiempo: 3 hs. Metodología similar a los anteriores. Elaboran informe escrito individual. Laboratorio 4. Funcionamiento del regulador de velocidad de una turbina Francis: La variación de la carga se provoca incorporando resistencias escalonadas. Se observa y registra la variación de los parámetros característicos - presión, caudal, apertura del distribuidor, número de vueltas - Metodología de trabajo similar a la de los laboratorios anteriores. Tiempo estimado 3 hs. Trabajo integrador 1: Selección y predimensionado de turbinas. Dada una posibilidad de aprovechamiento de la energía hidráulica (a partir de una situación real o propuesta en base a datos reales) desarrollar variantes de equipamiento y realizar la selección del tipo de turbina adecuado teniendo en cuenta las características de la demanda propuesta. Calcular las dimensiones principales, la instalación de las máquinas y predimensionado de los elementos hidromecánicos y sala de máquinas.Tiempo 7hs.Trabajo integrador 2: Instalaciones de bombeo. Dimensionado de un sistema de bombeo, definiendo diámetros, disposición de los elementos hidromecánicos necesarios y del equipamiento de bombeo a decuado. Protección contra golpe de ariete. Dimensionado de la estación de bombeo. Ejemplo: acueducto para cubrir una manda de caudal creciente. Tiempo 7 hs. - Visita a industria de la zona de motobombas. Tiempo 2 hs.

METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA

La asignatura se desarrolla en clases expositivas sobre temas teóricos y también sobre temas de la práctica y clases centradas en actividades prácticas que desarrollan los alumnos con la guía de los docentes. Se incluyen en las clases de práctica las actividades en la que los alumnos tienen que desarrollar una tarea propuesta por la cátedra con un alcance mínimo determinado y que contiene objetivos a alcanzar mediante alguno o varios de los procedimientos que se mencionan a continuación: cálculos, resolución de problemas, procesamiento y análisis de datos, consulta bibliográfica, mediciones, observaciones, discusiones, elaboración de informes, etc., en forma individual o grupal.Estas tareas se planifican para ser realizadas en las siguientes modalidades:. guías de ejercicios y problemas . actividades de laboratorio. trabajos integradoresLas guías de ejercicios y problemas incluyen básicamente el planteo de situaciones de alcance acotado y cuyo desarrollo requiera del manejo de los conceptos fundamentales en los que se basa el funcionamiento de las turbinas y las bombas en régimen permanente e impermanente y su relación con las instalaciones u obras en las que son utilizados. Las habilidades trabajadas son: de cálculo, de utilización de la información, de evaluación de los resultados, de variantes de solución a determinados problemas, etc. La cátedra pone a disposición de los alumnos ejercicios que pueden hacer a fin de afianzar sus habilidades de cálculo pero no son de carácter obligatorio.Las actividades de laboratorio consisten en la medición y observación del funcionamiento de bombas y turbinas. Aportan a la comprensión de los principios de funcionamiento de las máquinas hidráulicas, son aprovechadas para revisar conceptos teóricos y acercan a los alumnos a diferentes técnicas de medición así como a la manera de evaluar la bondad de los resultados obtenidos.Los trabajos integradores se elaboran de manera de provocar la vinculación entre los temas desarrollados en distintas unidades temáticas. En algunos casos se realizan sobre la base de documentación de proyectos reales y en otros se plantean situaciones hipotéticas. En todos los casos para cumplir con los objetivos del trabajo deben realizar una síntesis de los aspectos centrales de la materia. La cátedra promueve el trabajo en grupo especialmente en los trabajos integradores, para favorecer la creación de un ambiente de intercambio de opiniones como así también provocar situaciones que favorezcan una actitud colaborativa por parte de los alumnos. El software desarrollado por la cátedra se utiliza en las clases teórico prácticas de los temas involucrados para clarificar la comprensión de los mismos mediante la simulación de procesos.

SISTEMA DE EVALUACIÓN

Para acreditar la materia los alumnos deben aprobar dos evaluaciones parciales y una presentación final de los trabajos prácticos integradores que podrán ser acreditados tanto en forma oral como en forma escrita. Es obligatoria la presentación de memorias descriptivas y de cálculo de todos los trabajos prácticos, las cuales deben ser aprobadas para acceder a las evaluaciones parciales,en un todo de acuerdo con la ordenanza 028/02.Existirá también la opción de rendir un Examen Final. para acceder a él los alumnos tendrán que cumplir con las pautas de acreditación elaboradas por la cátedra en el marco de las resoluciones oportunamente vigentes( Ord. 028/02).

MATERIAL DIDÁCTICO

Apuntes de los temas: a) Similitud en Turbomáquinas b) Prediseño de máquinas de flujo radial y mixto c) Cavitación en turbomáquinas d) Prediseño turbinas Pelton e) Regulación de turbinas f) Organos auxiliares de turbomáquinasSoftware (elaboración propia) a)Regulación de turbinas b)Chimenea de equilibrio c)Régimen impermanente en escurrimintos a presión El material producido por la cátedra se encuentra en la Biblioteca del Departamento de Hidráulica.

ACTIVIDAD LABORATORIO-CAMPO


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