Maquinas Hidraulicas

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CELAYA

INGENIERÍA MECÁNICA

MAQUINAS DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES

Tema: Bombas, Turbinas y Ventiladores

Por:

Isaac Israel Damián Alberto

INTRODUCCION

La ciencia de la hidráulica se ha considerado desde los primeros días de la civilización humana. A pesar de su antigüedad, la hidráulica se constituye en una de las ramas de la ingeniería mecánica con mayor influencia en el desarrollo de las sociedades, porque a diario su utilización es vital para vencer distintos obstáculos o para desarrollar diferentes actividades, sin importar que todavía presente algún grado de incertidumbre.

Algunas de las actividades en las cuales se utiliza la hidráulica son por ejemplo la irrigación de cultivos y el suministro de agua para las comunidades en donde se hace indispensable el uso de algunos dispositivos, en los que se encuentra las maquinas hidráulicas.

Las maquinarias son elementos que forman parte de nuestra vida debido a que son empleadas para realizar casi cualquier tipo de actividad; entendemos por maquinaria un dispositivo de tipo mecánico que está compuesto por elementos denominados piezas, que a su vez pueden ser móviles o inmóviles. Dichas piezas son las que nos permiten, través de su interacción, transformar la energía y de esta forma llevar a cabo la acción deseada.

Dentro del contexto de los fluidos tenemos maquinas de fluidos incompresibles y maquinas de fluidos compresibles de las cuales nos interesan unas en particular como son las maquinas hidráulicas las cuales su principal objetivo son convertir energía hidráulica en energía mecánica; estas pueden ser motrices, o generatrices, modificando la energía total de la vena fluida que las atraviesa.

En una máquina hidráulica, el agua intercambia energía con un dispositivo mecánico de revolución que gira alrededor de su eje de simetría; éste mecanismo lleva una o varias ruedas, (rodetes o rotores), provistas de álabes, de forma que entre ellos existen unos espacios libres o canales, por los que circula el agua.

OBJETIVO

• Conocer las características y diferencias principales entre las maquinas generatrices y motoras.

• Observar la clasificación y construcción de las turbinas, bombas y ventiladores.

CLASIFICACIÓN DE LAS TURBOMAQUINAS HIDRÁULICAS:

• Turbo máquinas motrices, que recogen la energía cedida por el fluido que las atraviesa, y la transforman en mecánica, pudiendo ser de dos tipos:

Dinámicas o cinéticas, Turbinas y ruedas hidráulicas Estáticas o de presión, paletas, de engranajes, helicoidales, etc.

• Turbo máquinas generatrices, que aumentan la energía del fluido que las atraviesa bajo forma potencial, (aumento de presión), o cinética; la energía mecánica que consumen es suministrada por un motor, pudiendo ser:

Bombas de álabes, entre las que se encuentran las bombas centrífugas.

BOMBAS

Una bomba hidráulica es una turbo máquina generatriz que suele ser un medio para convertir energía mecánica en energía fluida o hidráulica. Es decir las bombas añaden energía al agua. Una bomba hidráulica es un dispositivo tal que recibiendo energía mecánica de una fuente exterior la transforma en una energía de presión transmisible de un lugar a otro de un sistema hidráulico a través de un líquido cuyas moléculas estén sometidas precisamente a esa presión.

CLASIFICACIÓN DE LAS BOMBAS:

Por su construcción las bombas pueden clasificarse por:

• Bombas de desplazamiento positivo

• Bombas centrifugas

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas que descarguen volúmenes separados por un período de no descarga se refieren como de desplazamiento positivo. La bomba de desplazamiento positivo proporciona un sello interno positivo contra el resbalamiento. Por lo tanto, este tipo de bomba entrega un volumen definido de líquido para cada ciclo de operación de la bomba, sin importar la resistencia ofrecida, suponiendo que la capacidad de la unidad de potencia que impulsa la bomba no sea excedida.

Si la salida de una bomba de desplazamiento positivo fuera totalmente cerrada, la presión aumentaría instantáneamente al punto en el cual la unidad que impulsa la bomba se atascaría o algo se rompería.

Gracias al movimiento cíclico constante de su parte móvil, una bomba de desplazamiento positivo es capaz de entregar un caudal constante de líquido y soportar (dentro de sus límites) cualquier presión que se requiera.

Una bomba de desplazamiento positivo consiste básicamente de una parte móvil alojada dentro de una carcasa. La bomba mostrada en la figura tiene un émbolo como parte móvil. El eje del émbolo está conectado a una máquina de potencia motriz capaz de producir un movimiento alternativo constante del émbolo. El puerto de entrada está conectado al depósito, en los puertos de entrada y salida, una bola permite que el líquido fluya en un solo sentido a través de la carcasa. Estas bombas las constituyen las del tipo oleo hidráulico, es decir, bombas que además de generar el caudal, lo desplazan al sistema obligándolo a trabajar, este fenómeno se mantiene aún a elevadas presiones de funcionamiento.

Las bombas pueden clasificarse además dependiendo de la forma en que se desplaza la parte móvil de éstas; si el desplazamiento es rectilíneo y alternado, entonces se llamarán oscilantes, y si el elemento móvil gira se llamarán rotativas.

Las bombas de desplazamiento positivo se vuelven a subdividir como de desplazamiento fijo o volumétrico. La bomba de desplazamiento fijo entrega la misma cantidad de líquido en cada ciclo. El volumen de la salida puede ser cambiado solamente cambiando la velocidad de la bomba. Cuando una bomba de este tipo se utiliza en un sistema hidráulico, un regulador de presión (válvula de descarga) se debe incorporar en el sistema. Un regulador de presión o una válvula de descarga se utilizan en un sistema hidráulico para controlar la cantidad de presión en el sistema y para descargar o para aliviar la bomba cuando se alcanza la presión deseada.

BOMBAS DE SIMPLE EFECTO

Está esencialmente construida con una cámara en, en la cual se desplaza con movimiento alternativo el émbolo. Cuando éste se aleja del fondo de la cámara empieza a aspirar el líquido, a través de la cañería de aspiración y de la válvula de aspiración, cuando invirtiendo la carrera, el émbolo se acerca al fondo de la cámara empuja a al líquido hacia la válvula de elevación, y desde allí a la cañería de elevación que está conectada al depósito.

BOMBAS DE DOBLE EFECTO

Se utilizan para medianos y grandes presiones. Para grandes caudales se accionan dos bombas iguales con único árbol motor, en el cual las manivelas se desplazan en 90°. Con estas bombas a émbolo es común los dos cuerpos de la misma, de manera que en cada carrera, una carrera en émbolo aspira, mientras la otra cara expulsa el líquido a través de la válvula de expulsión correspondiente al otro cuerpo de la bomba.

BOMBAS ROTATIVAS

Todas las bombas rotativas tienen piezas de rotación que atrapan el líquido en el puerto de la entrada (succión) y lo impulsan a través del puerto de descarga dentro del sistema. Los engranajes, los tornillos, los lóbulos, y las paletas son usados generalmente para mover el líquido. Las bombas rotativas son de desplazamiento positivo del tipo de desplazamiento fijo.

Las bombas rotativas se diseñan con separaciones muy pequeñas entre las piezas de rotación y las piezas inmóviles, para reducir al mínimo el resbalamiento desde el lado de descarga hacia el lado de succión. Se diseñan para funcionar a las velocidades relativamente moderadas. El funcionamiento a velocidades elevadas causa erosión y desgaste excesivo que da lugar a separaciones crecientes.

BOMBA DE ROTOR UNITARIO Y PALETAS DESLIZANTES

De paletas deslizantes, con un número variante de ellas montadas en un rotor ranurado. Según la forma de la caja se subdividen en bombas de simple, doble o triple cámara, si bien raramente se emplean tales denominaciones. La mayoría de las bombas de paletas deslizantes son de una cámara.

BOMBA DE PALETA FLEXIBLE

Abrazan un rotor de elastómero de forma esencial giratorio dentro de una caja cilíndrica. En dicha caja va un bloque en media luna que procura un paso excéntrico para el barrido de las paletas flexibles de rotor.

BOMBAS DE TORNILLO

Las bombas de tornillo son un tipo especial de bombas rotatorias de desplazamiento positivo, en el cual el flujo a través de los elementos de bombeo es verdaderamente axial.

El líquido se transporta entre las cuerdas de tornillo de uno o más rotores y se desplaza axialmente a medida que giran engranados.

La aplicación de las bombas de tornillo cubren una gama de mercados diferentes, tales como en la armada, en la marina y en el servicio de aceites combustibles, carga marítima, quemadores industriales de aceite, servicio de lubricación de aceite, procesos químicos, industria de petróleo y del aceite crudo, hidráulica de potencia para la armada y las máquinas - herramientas y muchos otros.

La bomba de tornillo puede manejar líquidos en una gama de viscosidad como la melaza hasta la gasolina, así como los líquidos sintéticos en una gama de presiones de 50 a 5.000 lb/pulg2.

BOMBA DE ENGRANES

Las bombas de engranajes se usan para bombear

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