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Las curvas características de las bombas se llaman así porque son particulares o propias de cada diseño y tienen por finalidad mostrar el rango de utilización de la bomba expresado en sus variables de operación y de diseño: salto, caudal, potencia, número de vueltas, diámetro, rendimiento, y otras variables relacionadas con la cavitación que se presentarán en el Capítulo 4. Estas curvas son obtenidas experimentalmente, aunque un abordaje teórico también permite representarlas con distinto grado de exactitud según los modelos matemáticos que se utilicen (Capítulo 5). En la práctica –y principalmente para las bombas de fabricación estandarizada– las curvas características se obtienen por medición en bancos de ensayos de bombas. Estas curvas son necesarias para la selección e instalación de las bombas, junto con las curvas características de la instalación donde se ubicarán, cuyo tratamiento también será incluido en este capítulo. Las curvas características de la instalación dan cuenta de las particularidades energéticas y de demanda de caudales del sistema hidráulico en cuestión. Por otra parte, la teoría de la similitud permite encontrar condiciones de operación semejantes u homólogas a las de diseño, representando un recurso muy utilizado para seleccionar las curvas características que mejor se ajusten a los requerimientos de las instalaciones., Facultad de Ingeniería

Computational fluid dynamics (CFD) is the most current technology in the fluid flow study. Experimental methods for predicting the turbomachinery performance involve greater time consumption and financial resources compared to the CFD approach. The purpose of this article is to present the analysis of CFD simulation results in a centrifugal fan. The impeller was calculated using the one-dimensional theory and the volute the principle of constant angular momentum. The ANSYS-CFX software was used for the simulation. The turbulence model adopted was the SST. The simulation provided the characteristic curves, the pressure and velocity distribution, and the static and total pressure values at impeller and volute exit. An analysis of the behavior of the pressure plots, and the loss and recovery of pressure in the volute was performed. The results indicated the characteristic curves, the pressure and velocity distribution were consistent with the turbomachinery theory. The pressure values showed the static pressure at volute exit was smaller than impeller exit for some flow rate. It caused the pressure recovery coefficient negative. This work indicated to be possible design a centrifugal fan applying the one-dimensional theory and optimize it with the CFD tool. La dinámica de fluidos computacional (CFD) es la tecnología más actual en el estudio del flujo de fluidos. Los métodos experimentales para predecir el rendimiento de las turbomáquinas implican un mayor consumo de tiempo y recursos financieros en comparación con el enfoque CFD. El propósito de este artículo es presentar el análisis de resultados de simulación CFD de un ventilador centrífugo. El rotor se calculó utilizando la teoría unidimensional y la voluta el principio de momento angular constante. Para la simulación se utilizó el software ANSYS-CFX. El modelo de turbulencia adoptado fue el SST. La simulación proporcionó las curvas características, la distribución de presión y velocidad, y los valores de presión estática y total en la salida del impulsor y la voluta. Se realizó un análisis del comportamiento de las gráficas de presión, y la pérdida y recuperación de presión en la voluta. Los resultados indicaron que la curva característica y la distribución de la presión fueron coherentes con la teoría de las turbomáquinas. Los valores de presión mostraron que la presión estática en la salida de la voluta fue menor que en la salida del rotor para algunos flujos. Esto provocó coeficientes de recuperación de presión negativos. Este trabajo indica que es posible diseñar un ventilador centrífugo aplicando la teoría unidimensional y optimizarlo con la herramienta CFD. A dinâmica de fluidos computacional (CFD) é a tecnologia mais atual no estudo de escoamento de fluidos. Métodos experimentais para prever o desempenho de turbomáquinas envolvem maior consumo de tempo e recursos financeiros em comparação com a abordagem CFD. A proposta deste artigo é apresentar a análise dos resultados de simulação CFD de um ventilador centrífugo. O rotor foi calculado utilizando a teoria unidimensional e a voluta o princípio do momento angular constante. Para a simulação foi utilizado o software ANSYS-CFX. O modelo de turbulência adotado foi o SST. A simulação forneceu as curvas características, a distribuição de pressão e velocidade, e valores de pressão estática e total na saída do rotor e da voluta. Uma análise do comportamento das parcelas de pressão, e da perda e recuperação de pressão na voluta foi realizada. Os resultados indicaram que a curva característica e a distribuição de pressão foram coerentes com a teoria das turbomáquinas. Os valores de pressão mostraram que a pressão estática na saída da voluta foi menor que a da saída do rotor para algumas vazões. Isto causou coeficientes de recuperação de pressão negativos. Este trabalho indica que é possível projetar um ventilador centrífugo aplicando a teoria unidimensional e otimizá-lo com a ferramenta CFD.

In this work numerical simulation of single and bi-phase flows are carried out in a centrifugal pump. The main goal is to simulate both head and the efficiency curves for different angular velocities face single and two phase flows. To achieve such goals commercial Ansys CFX platform was employed. The physical model was discretized into finite volumes and the turbulence model employed was k-ω SST along with Rayleigh-Plesset to model the bubble increasing for cavitation modelling. At the first stage both head and the efficiency curves were simulated under single phase flow for three different angular velocities, 1250, 1500 and 2000 RPM. In sequence bi-phase flow was prescribed at the pump inlet to analyse the same head and efficiency curves under the light of the vapour/liquid mixture. During the simulation only liquid and/or vapour water, at 25°C were employed. As the main results the vapour-water was seen to increase as the leading to a head decrease in comparison with the single phase flow, does not matter which the angular velocity prescribed. The required NPSH was then computed and compared with the based on the open literature formula, through the Thoma factor, s. Despite of the certain scattering of the data the Thoma factor was found to be fitted by exponential curve as s=C nq4/3, being C the constant and nq the specific pump rotation., Neste trabalho a formulação RANS é aplicada à simulação do escoaento turbulento no interior de bomba centrifuga, para ambos os esoamentos, mono e bi-fásico. O principal objetivo é determinar as curvas de potência e eficiencia da máquina para diferentes velocidades angulares, para ambos tipos de escoaento monofásico e bifásico. O caso é moldado pelo software Ansys CFX, adotando o modelo de turbulência k-ω SST e o modelo Rayleigh-Plesset para crescimento de bolhas de cavitação. Na primeira etapa foram avaliadas as curvas de altura manométrica e rendimento para três diferentes rotações, 1250, 1500 e 2000 RPM, impondo fluxo mássico na entrada do domínio computacional. Para a simulação bifásica foram prescritos na entrada do domínio mistura de água/vapor a 25ºC, para analisar numericamente o comportamento das curvas de NPSH da máquina para diferentes rotações, através da imposição de fluxo mássico na entrada e pressão prescrita na saída. Como principais resultados a quantidade de vapor de água, no interior da máquina, aumentou om o aumento da rotação. O valor de NPSH requerido simulado foi comparado com as soluções disponíveis na literatura, através do fator de Thoma, Sigma. Apesar de um certo espalhamento dos dados o fator de Thoma mostrou-se na forma Sigma=C nq4/3, sendo C uma constante e nq a rotação espeífia da máquina.

No Brasil, as principais fontes de energia distribuída são a hídrica e a petrolífera, classificadas como não renováveis. Devido à escassez de chuva, a diminuição dos poços de petróleo e o crescimento populacional, o país poderá passar por uma grande necessidade de racionamento de energia, atrelado ao aumento constante de sua tarifa. Diante do exposto, pesquisadores têm proposto novas fontes de energia, capazes de minimizar esses problemas. Visto que, no Brasil há uma grande incidência solar e poucos acidentes geográficos, o que contribui para uma ótima ocorrência de ventos, o uso de um aerogerador pode ser uma alternativa bastante viável. Esta tecnologia é constituída por um gerador elétrico integrado ao eixo de um cata-vento, pelo qual é possível converter energia eólica em energia elétrica. Desta forma, o objetivo deste trabalho é obter e analisar as curvas características de um micro aerogerador, utilizando um anemômetro a laser com aquisição de dados via plataforma Arduino, ambos desenvolvidos com materiais de baixo custo de produção. Por meio dessa análise, ao empregar uma frequência de 2800 rpm, a energia elétrica foi obtida com 58% de eficiência.

[ES] En este trabajo se propone y describe un método para la obtención experimental de las curvas que relacionan la presión en el interior de la tubería con el caudal másico expulsado o admitido por ventosas. El método de ensayos se caracteriza por su capacidad para reproducir las condiciones termodinámicas que se darían en el funcionamiento normal de las ventosas en redes de distribución de agua a presión. Mediante el procedimiento descrito, se ensayaron 35 modelos comerciales de ventosas de diámetros comprendidos entre 50 y 100 mm. Se presentan las curvas obtenidas, tanto en ensayos de admisión como de expulsión de aire, y se comparan los resultados con los datos proporcionados por los fabricantes.

La energía hidráulica de ríos y corrientes marinas puede ser aprovechada mediante turbinas hidrocinéticas. La investigación aquí desarrollada, con aplicaciones del análisis numérico mediante dinámica de fluidos computacionales (CFD), presenta los efectos de los parámetros dimensionales: relación de solidez, diámetro y ángulo de paso helicoidal de una turbina hidrocinética tipo Gorlov en los potenciales energéticos de la turbina. Un estudio de convergencia para su verificación construye un modelo matemático fundamentado en las ecuaciones de continuidad y momentum, cuando el flujo incompresible y asumido como turbulento con apoyo del modelo de turbulencia tipo K- ϵ para el análisis numérico. El modelo construido permite determinar valores de potencia mecánica en el eje de la turbina y de coeficientes de potencia en diferentes velocidades de flujo y de RPM. Se presentan curvas características de la turbina Gorlov.

[ES] Los mapas de compresor convencionales cubren los puntos de operación normales del compresor. Sin embargo, los códigos 0D-1D que utilizan dichos mapas para simular el comportamiento del compresor integrado en un motor necesitan extender el mapa para una mayor estabilidad y convergencia del cálculo. Es por ello que se propone la mejora de un modelo existente de extrapolación en términos de relación de compresión y rendimiento frente a gasto másico y régimen de giro. La robustez del modelo será validada mediante el uso de un gran número de mapas diferentes de compresor y comparada frente a otros modelos de extrapolación comerciales.

Este articulo reúne todos los elementos necesarios para realizar la caracterización del sistema de ventilación de una mina subterránea, todo ello en marco del decreto 1335 de 1987 que regula las actividades de explotación minera bajo tierra, en especial bajo aquellos títulos donde se tratan los temas de ventilación y temperaturas, vitales para asegurar el confort de las personas al interior de la explotación.No solo se tocarán los temas desde el punto de vista jurídico, sino que también se abordarán desde el análisis técnico decada uno de los elementos identifi cados como vitales a la hora de caracterizar una mina.Dentro de los aspectos a tener en cuenta para garantizar una buena ventilación, están las velocidades máximas y mínimas para el aire que puede circular al interior de las minas, así como los valores limites permisibles para los gases que se generan en la explotación. Para garantizar un control óptimo de las condiciones en la mina debe hacerse un seguimiento a través de aforos de los caudales y temperaturas; y de un monitoreo continuo de la atmósfera minera para conocer las concentraciones de gases con el fi n de controlar todos aquellos elementos que pongan en peligro la vida de quienes laboran en la mina.

El modelado y la simulación numérica de una turbina hidrocinética Gorlov son ambos presentados mediante métodos de volúmenes finitos para obtener el comportamiento fluido-dinámico del agua a su paso a través de la turbina. Un estudio de convergencia, para independizar el mallado del dominio de las propiedades del sistema, determina un modelo de volúmenes finitos con un error relativo de 0,5%, en régimen cuasi-estacionario. La turbulencia se simula con el modelo k-ε. Se presentan las curvas características del torque respecto a la velocidad del flujo y la posición angular de giro sobre su eje. El torque describe una función del tipo periódica en la secuencia angular acimutal tanto para la velocidad de flujo como para velocidad de giro de la turbina, en consecuencia una serie de Fourier modela la cuantificación del potencial energético de la turbina Gorlov. Modeling and numerical simulation of a Gorlov hydrokinetic turbine are both presented using the finite volume method to obtain the fluid-dynamic behavior of the water as it passes through the turbine. A study of convergence, to make the domain meshing independent of the system properties, determines a finite volume model with a relative error of 0.5%, in quasi-stationary regime. Turbulence is simulated with the k-ε model. The characteristic curves of torque with respect to the flow velocity and the angular position of rotation about its axis are presented. The torque describes a periodic function type in the azimuthal angle sequence in both flow rate and rotational speed of the turbine, thus a Fourier series models the quantifying of the energy potential of the Gorlov turbine.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica, O teste de desempenho de automóveis é normalmente feito com bancos de ensaio comerciais, cujo custo de aquisição é avultado e cuja flexibilidade de operação é, frequentemente, muito limitada, pelo menos no que toca aos modelos mais básicos e acessíveis economicamente. No entanto, parece viável desenvolver uma bancada com boa flexibilidade de operação a um custo comportável. Neste trabalho foram concebidas, desenhadas e projetadas três instalações para avaliar as prestações de veículos, vulgarmente denominados por bancos de ensaios. São descritas as formas de testar e avaliar motores e veículos, assim como a tecnologia associada aos bancos de ensaios, no sentido de compreender o seu funcionamento. É descrita também a construção dos bancos, sendo possível perceber todos os cálculos realizados e os critérios de seleção elegidos. O primeiro banco de ensaios permite avaliar as prestações de um pequeno e leve veículo (EconomicUM) que participa em competições de consumo (Eco Marathon Shell). Paralelamente, Foram modelados testes no EconomicUM através do banco de ensaios, e criada uma modelo matemático que simula a aceleração do veículo em prova, sendo consideradas todas as perdas existentes no veículo. O segundo banco de ensaios construído permite a simulação de ciclos de condução para veículos elétricos. Foi desenhado de modo a conseguir-se avaliar o desempenho do motor elétrico, o consumo de energia nas baterias e a quantidade de energia regenerada numa travagem ou em ciclos de condução. No sentido da otimização do banco, foram medidas as perdas de atrito de forma a serem incluídas nas simulações. Por último, foi desenvolvido um banco de ensaios do formato chassis que pode testar veículos até 2500 kg com uma potência de até 600 cv por eixo motriz, podendo ser utilizado por veículos de entre-eixo muito reduzido (como é o caso do Smart Fortwo) e de entre eixo considerável (Mercedes classe S). Este banco possibilita medições sem a necessidade de travagem pelo freio devido à sua massa equivalente de 1700 kg., Vehicle testing is normally made through commercial test benches, which display a high purchasing price. Additionally, their flexibility of operation is often limited, at least when referring to affordable baseline models. However, it seems viable to develop test benches which may display good flexibility of operation at a reasonable cost. In this work three test benches were conceived, designed and engineered to evaluate the performance of vehicles. Firstly, the ways to test and evaluate the engines and vehicles are described, as well as the technology associated with the test benches and their working principle. A description of the construction of the bench is made and it’s possible to see all the calculations made and the elected selection criteria. The first test bench allows to evaluate the performance of a small and lightweight vehicle (EconomicUM) that is involved in consumption competitions (Eco Marathon Shell). In parallel, simulations of the EconomicUM in the test bench were performed, and a mathematical modelling that simulates the acceleration of the vehicle in test was created, considering all existing energy losses in the vehicle. The second test bench allows the simulation of driving cycles for electric vehicles. It was designed to be able to evaluate the performance of the electric motor, the energy consumption in the batteries and the amount of regenerated energy when braking during driving cycles. In order to characterize the bench, the frictional losses were measured and included in the simulations. Finally, a bench test in a chassis format was developed. It is able to test vehicles up to 2500 kg with powers up to 600 HP per drive shaft, and it can also be used by vehicles with very small wheelbases (the case of the Smart Fortwo) and of considerable wheelbases (Mercedes class S). This bench allows measurements without the need of the braking due to its equivalent inertial mass of 1700 kg.

Submitted by Manuel Brandão (msa@eu.ipp.pt) on 2013-11-07T15:55:17Z No. of bitstreams: 1 DM_JorgeTavares_2011_MEEC.pdf: 64190726 bytes, checksum: 98612f688c25bb8bb64d12b7caa4203a (MD5) Made available in DSpace on 2013-11-07T15:55:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DM_JorgeTavares_2011_MEEC.pdf: 64190726 bytes, checksum: 98612f688c25bb8bb64d12b7caa4203a (MD5) Previous issue date: 2011

En este trabajo se describe el desarrollo y construcción de un simulador solar de tipo estacionario, con iluminación de abajo hacia arriba, apto para caracterización de módulos fotovoltaicos en línea de producción. Se utilizaron lámparas de tipo HQI de bulbo simétrico de 150 W con una distribución matricial rodeada de espejos, integrando una unidad básica de 0,62 m², la cual es modular y pueden anexarse otras iguales formando un simulador de mayor superficie. La optimización de la intensidad luminosa se logró mediante la distribución geométrica y ajuste de voltaje de las lámparas, obteniéndose una homogeneidad mejor a +/- 3%, lo que clasifica al simulador tipo clase B., We describe the development and construction of a stationary sun simulator, with upwards illumination, suitable for photovoltaic modules testing during production. We used 150W HQI type lamps, with symmetric bulbs, using a matrix distribution, surrounded by mirrors, on a basic unit of 0.62 m², making it modular, so that several units can be combines into a bigger surface simulator. The optimization of light intensity is accomplished by means of the geometric distribution and individually regulated voltage applied to every lamp. We have obtained a intensity homogeneity better than +/3%, making our sun simulator of class B., Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES)

En este estudio queremos conseguir parametrizar los componentes del circuito equivalente por fase de un motor trifásico de inducción, de manera que podamos saber como sera el comportamiento de dicho motor sin tener que realizar ningún tipo de ensayo en el laboratorio. Hemos estudiado diferentes motores donde sus potencias y números de polos son diferentes, en un principio hemos estudiado tres tipos de potencias y 4 variaciones en el número de par de polos. Una vez obtenido las gráficas de todos los motores posibles hemos obtenido unas formulas respecto de la potencia para poder hallar los valores de todos los componentes y caracteristicas de cada motor y asi obtener el circuito equivalente parametrizado. Después una vez obtenidos se realizaran las curvas caracteristicas de funcionamiento de los motores. Este proceso se hara con 7 motores donde obtendremos todos los componentes y las curvas caracteristicas, veremos como se comportan en el circuito equivalente real y en el parametrizado. Los resultados obtenidos, tanto en el circuito equivalente real como en el parametrizado seran con motores de diferentes rangos de potencia y diferentes numeros de polos. Los datos pertenecientes a los motores de referencia, se han obtenido mediante el proyecto de Oscar Parrilla. Al final del proyecto se ha realizado un estudio de sensibilidad en dos de los motores, uno de 370 W y el otro de 1,5 kW. En dicho estudio se puede observar la variación de las caracteristicas de cada motor respecto variación de cada componente en tanto por ciento en circuito equivalente.

Este trabajo aborda el estudio de las explosiones industriales accidentales, realizando una revisión bibliográfica en este campo y recopilando los principales modelos de cálculo de las magnitudes peligrosas de las explosiones (onda de presión y fragmentos). Se proponen mejoras a los modelos existentes y se desarrolla una nueva herramienta de análisis de consecuencias, denominada curvas características de las explosiones, que relaciona directamente sobrepresión, impulso y distancia, permitiendo establecer el alcance de los daños.Se analizan también los valores límite de la legislación española para establecer las Zonas de Planificación en emergencias, concluyendo que no ofrecen un adecuado nivel de seguridad, realizándose una nueva propuesta basada en criterios de daño y en el análisis de accidentes reales.Por último, se ha elaborado un programa informático (ZEUS) que utiliza los modelos estudiados para calcular las Zonas de Planificación propuestas y los daños sobre seres humanos y edificios producidos por las explosiones., This work undertakes the study of accidental industrial explosions. A bibliographical review is made in this field, taking and improving the main models for the calculation of dangerous magnitudes for explosions (pressure wave and fragments). In addition, a new tool for consequence analysis is developed, referred to as characteristics curves for explosions, which relate directly overpressure, impulse and distance, allowing the calculation of damage caused by industrial explosions. Threshold values published by the Spanish legislation for the establishment of Emergency Planning Zones are also analyzed, concluding that they do not offer a suitable safety level. Thus, new values are proposed taking into account damage criteria and real accident analysis. Finally, a computer program (ZEUS), that uses the models studied in this Thesis, has been elaborated to calculate Planning Zones, as well as damages produced by explosions on humans and buildings.

Este es un estudio que pretende parametrizar los componentes eléctricos del circuito equivalente por fase de un motor trifásico con rotor de jaula de ardilla, con el fin de poder prever su comportamiento sin necesidad de ensayar dicha máquina, esto es el punto de partida para la selección de la máquina a la hora de su adquisición. Para ello se ha efectuado el estudio de los motores ofertados bajo catálogo por diversos fabricantes. Posteriormente y mediante la presentación de todos los elementos necesarios, se realiza el proceso de cálculo fruto del estudio. Con ellos se recrean las curvas características de funcionamiento de los motores. Los resultados obtenidos, tanto los parámetros del circuito equivalente como las curvas realizadas, se han comparado con tres motores, cada uno de ellos pertenece a un rango de potencias previamente definidos. Los datos pertenecientes a los motores de referencia, se han obtenido mediante ensayos de laboratorio, salvo uno de ellos, ya que su elevada potencia nos limita estos ensayos y la información perteneciente a este se obtuvo de la información brindada por el fabricante. Un dato a tener en cuenta antes de adquirir cualquier producto, es el coste económico que este supone, por ello se ha realizado un estudio económico, en el cual se realiza una estimación del precio por kW de los motores estudiados a la vez que comparamos precios entre motores de distinta clase de rendimiento.