Sistemas impulsados por liquidos

Los Sistemas Impulsados por Liquidos

Abstract— In the following document will explain de hydraulics systems, their types, operation and some examples of the most common of this.  

Keywords—Hidráulica, Bernoulli, caudal, flujo, caudal, hidroeléctricas

1. Introducción

Los sistemas hidráulicos se definen como cualquier tipo de sistema en el que se esté involucrado las reacciones de transformación de energía a partir de la fuerza o movimiento de diferentes fluidos, como puede ser el agua, aceite u otros elementos compuestos para su utilización.

Este tipo de sistemas tiene una gran ventaja ya que al ser utilizado con los fluidos se pueden crear herramientas que faciliten la regulación de las fuerzas obtenidas por estos, además de tener un tamaño considerablemente pequeño lo cual ayuda a su reglaje, un ejemplo clatro de esto puede ser el movimiento de las aspas en las turbinas para obtener energía eléctrica, al modificar el ángulo de las aspas se puede obtener un descenso en la energía obtenida por la turbina.

1. elementos de los sistemas

1. Elementos típicos

• Tuberías: estos son los conductos por los cuales se transporta el líquido, son indispensables en cualquier sistema hidráulica, ya que actúan como el conductor principal del fluido a la entrada y salida del sistema.
• Bombas:  mecanismos diseñado para comprimir un fluido, el cual al ser incompresible causara un desplazamiento de este, están basado en el principio de Bernoulli que relaciona el cambio de energía con el cambio en la presión, altura o velocidad.
• Válvulas: estos son los dispositivos encargados en los sistemas hidráulicos de controlar el flujo del fluido, otras aplicaciones puedes ser el alivio de presiones o el cambio de dirección del fluido.

1. Elemenos dependientes del sistema

• Cilindros:  Estos son dispositivos mecánicos que están sellados por una tapa y una camisa, si diseño es específicamente para mantener, aumentar o disminuir la presión a la que están sometidos los fluidos
• Turbinas: Este dispositivo mecánico se apoya en el movimiento del líquido para mover una serie de aspas en su interior, así creando una rotación la cual al conectarse a un eje puede ser transmitido a un generador eléctrico u obtener el movimiento de una maquinaria; el ejemplo más común es en las hidroeléctricas las cuales generan grandes cantidades de energía a partir de este principio.
• Filtradores: estos son utilizados en su mayoría en las centrales que tiene ríos muy caudaloso, ya que pueden llevar piezas pequeñas  de madera o escombro, lo cual puede disminuir la vida útil de la maquinaria.

1. Principios físicos

Todas la maquinas existentes deben estar basadas en principios físicos que expliquen su funcionamiento y puedan ser tomados como base para mejorar el diseño de ellas, en los sistemas hidráulicos existen:

1. Principio de Pascal

Este principio plantea que la presión ejercida por un líquido poco compresible que se encuentra en un recipiente con paredes indeformables es igual en todas las direcciones, como se puede ver en la Fig. 1

[pic 1]

Fig. 1 Principio de pascal

1. Principio de arquimedes

Este principio explica que todo cuerpo que es sumergido en un fluido experimentara una fuerza ascendente igual al volumen del fluido que es evacuado, como se muestra en la Fig. 2 con el peso del objeto y la reacción que el fluido ejerce sobre este.

[pic 2]

Fig. 2 fuerza de empuje ascensional

1. Principio de Bernoulli

Esta parte de la ecuación de Bernoulli la cual es la equivalente a la segunda ley de newton en fluidos, que representa la conservación de la energía cinética, potencial y de flujo de un fluido; el ejemplo más claro es las turbinas utilizadas en grandes caídas de agua, con los cuales se obtiene energía eléctrica.

[pic 3]

Fig. 3 Variables principio de Bernoulli

1. Unidades especiales

• Gravedad especifica: esta es una medida que muestra la fuerza que ejerce un volumen especifico de un fluido, se mide en newtons sobre metro cubico, y siempre se debe tener en cuenta la densidad compuesta del fluido utilizado
• El Vacío: esta unidad no es más que la representación matemática de una presión negativa, pero que se debe tener en cuenta en el funcionamiento de algunas máquinas hidráulicas debido al efecto de cavitación.

1. Empresas que trabajan en colombia y en el mundo.

1. En Colombia

• Hidráulica y Neumática S.A.: esta es una empresa de Medellín que ya lleva 25 años en operación, su misión va desde el diseño hasta el mantenimiento de equipos hidráulicos y neumáticos en todo el país, su mayor ente de producción es la comercialización y mantenimiento de equipos de baja y media escala; en el área hidráulica venden varios tipos de turbinas, válvulas y bombas.

1. En el mundo

• El grupo Gezhouba: Esta es una empresa china cuya misión se basa en cualquier trabajo de ingeniería a nivel nacional e internacional, y tiene un amplia gama en el tema hidráulico, su mayor logro fue una de las empresas principales en la construcción de la represa de las 3 gargantas,  esta es La central hidráulica más grande de todo el mundo, con una radio de producción de potencia de 22.500MW, tiene una represa de 2335 metros de longitud y una altura de 181 metros de altura, esta caída de fluido se conecta a 32 turbinas cada una de 700MW. La potencia generada por solo esta central permite alimentar a nueve provincias y a Shanghái(capital china), además en el 2014 estableció un récord mundial de 98.8MW por hora .

1. Aplicaciones de sistemas hidráulicos

Como ya se sabe la hidráulica se entiende como la generación de movimiento mediante la compresión de fluidos, a lo que se entiende que los fluidos bajo presiones son un medio de transmisión de energía.

En cuanto a la aplicación de sistemas hidráulicos se pueden emplear en una gran variedad de actividades domésticas, industriales y agrícolas. Estos sistemas son implementados en trabajos donde se requiere la aplicación de grandes esfuerzos y gran precisión.

• las grúas: en su mayoría, las grúas usan una bomba de engranes, conformada por dos engranes conocidos cono engranaje de conducción y engranaje impulsor, donde se generan presiones empujando el fluido hidráulico (aceite). La bomba transporta el fluido por medio de los dientes de los engranes donde el engranaje impulsor es puesto a rotar gracias al eje de la bomba, y este engrane a su vez acciona el engranaje de conducción, a lo que se entiende que este tipo de sistema hidráulico funciona bajo el principio de desplazamiento mecánico. [8]

[pic 4]

Fig. 4 Bomba de engranes externos

• las retroexcavadoras: un fin técnico de un retroexcavadora es generar movimiento lineal, y para este trabajo se utilizan actuadores hidráulicos o también conocidos como cilindros hidráulicos de doble acción (transforman la energía hidráulica en un movimiento lineal).

Los cilindros hidráulicos de doble acción funciona con dos conexiones útiles, es decir que el actuador hidráulico es sometido a una acción de doble presión, es decir por un extremo del cilindro entra fluido y por el lado es aspirado, y esta entradas y salidas cambian de posición generando un movimiento de avance y retroceso, lo que me genera un acción en dos direcciones.[10]

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