REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR
PARA LA DEFENSAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICADE LA
FUERZA ARMADA UNEFANUCLEO ANZOATEGUI_AMBIENTE AGUASAY
MAQUINAS HIDRAULICAS Y BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVOS
PROFESORA: BACHILLERES: ING. ROSMARCIA ALVAREZ JESUS LOPEZ
C.I.V25 062 437GUILLERMO MARTINEZ C.I.V22 712 238
Maquina hidrulica:
Es aquella en la que el fluido que intercambia su energa no vara
sensiblemente de densidad en su paso a travs de la mquina, por lo
cual en el diseo y estudio de la misma se hace la hiptesis de que
la presin es constante. En primer lugar una mquina en su forma ms
simple se puede definir como un dispositivo transformador de
energa, es decir, la mquina recibe una forma de energa y la
restituye en otra forma de energa.
Un ejemplo lo constituye el generador elctrico en el cual la
energa mecnica que se le proporciona es transformada en energa
elctrica. Etimolgicamente, una mquina hidrulica es un elemento en
el cual el fluido de trabajo es agua, sin embargo la turbina de
vapor funciona con agua y no es una mquina hidrulica, sino una
mquina trmica. Una bomba que bombea un lquido caliente diferente al
agua, no es una mquina trmica pero se considera una mquina
hidrulica. Esto pone de manifiesto que el nombre de mquina
hidrulica desde el punto de vista etimolgico no sea el ms apropiado
para toda aquella mquina clasificada con este nombre.
La definicin ms precisa de mquina hidrulica es: aquella en la
cual el fluido de trabajo que intercambia su energa no vara
sensiblemente de densidad en su paso a travs de la mquina, para lo
cual en el diseo y estudio de la misma, se trabaja bajo la hiptesis
de que la densidad se mantiene constante.
Energa hidrulica:
Se denominaenerga hidrulica,energa hdricaohidroenergaa aquella
que se obtiene del aprovechamiento de las
energascinticaypotencialde la corriente del agua, saltos de agua o
mareas. Es un tipo deenerga verdecuando su impacto ambiental es
mnimo y usa la fuerza hdrica sin represarla; en caso contrario, es
considerada solo una forma de energa renovable.Se puede transformar
a muy diferentes escalas. Existen, desde hace siglos, pequeas
explotaciones en las que la corriente de un ro, con una pequea
presa, mueve una rueda de palas y genera un movimiento aplicado,
por ejemplo, en molinos rurales. Sin embargo, la utilizacin ms
significativa la constituyen lascentrales hidroelctricasde presas,
aunque estas no son consideradas formas de energa verde, por el
alto impacto ambiental que producen.Una maquina trmica es un
dispositivo que realiza un trabajo mediante un proceso de paso de
energa desde un foco caliente hasta un foco frio.Las maquinas
trmicas o motores trmicos aprovechan una fuente de energa para
realizar un trabajo mecnico. La energa transferida como calor a la
maquina no puede a su vez ser transferida ntegramente por esta como
trabajo: una parte de la energa debe ser transferida como calor.Por
ello las maquinas trmicas constan de dos partes: Un foco caliente,
que cede energa a la maquina mediante calor. Un foco frio, que
recibe energa de la maquina tambin mediante calor.
Mquina de vapor:
Fue la maquina trmica ms utilizada hasta el siglo XX. La energa
obtenida al quemar el combustible (gas, petrleo, carbn) se emplea
en calentar agua hasta convertir en vapor. Este vapor desplazaba el
embolo, realizando as un trabajo.Se utilizaban mucho en las
locomotoras de vapor para el ferrocarril, pero en la actualidad ya
no se usan tanto.
Turbinas de vapor:Las turbinas de vapor expulsan un chorro de
vapor, calentando con la energa generada en la quema de un
combustible, incide sobre las paletas de la rueda giratoria de la
turbina realizando un trabajo mecnico de rotacin.
Se utiliza en las centrales termoelctricas para mover los
generadores elctricos y en los barcos para accionar las hlices.
Motores de explosin:
Se utilizan en los automviles. Aprovechan la energa generada en
la combustin de una mezcla de aire con gasolina para mover un
pistn. El trabajo mecnico del movimiento del pistn se aprovecha
para el desplazamiento del vehculo.
Motor de reaccin:
Tambin llamado turbina de gas. Es una maquina trmica de mayor
potencia que el motor de explosin.
Los gases generados continuamente al quemar un combustible son
expulsados hacia atrs por una tobera impulsando el vehculo hacia
adelante.
Se utilizan en aviacin, para conseguir una mayor velocidad.
Maquina hidrulica:
Es aquella en la que el fluido que intercambia su energa no vara
sensiblemente de densidad en su paso a travs de la mquina, por lo
cual en el diseo y estudio de la misma se hace la hiptesis de que
la presin es constante.En el siguiente esquema se muestra su
clasificacin.
Usos ms comunes:
Las mquinas hidrulicas se pueden usar atendiendo a diferentes
criterios.
Segn la variacin de energa
En los motores hidrulicos, la energa del fluido que atraviesa la
mquina disminuye, obtenindose energa mecnica, mientras que en el
caso de generadores hidrulicos, el proceso es el inverso, de modo
que el fluido incrementa su energa al atravesar la mquina.
Atendiendo al tipo de energa fluido dinmica que se intercambia a
travs de la mquina tenemos:
* Mquinas en las que se produce una variacin de la energa
potencial, como por ejemplo el tornillo de Arqumedes.
* Mquinas en las que se produce una variacin de la energa
cintica, como por ejemplo aerogeneradores, hlices o turbina pelton.
Estas se denominan mquinas de accin y no tienen carcasa...
* Mquinas en las que se produce una variacin de la entalpa
(presin), como por ejemplo las bombas centrfugas. Estas mquinas se
denominan mquinas de reaccin.
Segn el tipo de intercambio
Atendiendo al modo en el que se intercambia la energa dentro de
la mquina tenemos:
* Mquinas de desplazamientos positivos o volumtricos. Se trata
de uno de los tipos ms antiguos de mquinas hidrulicas y se basan en
el desplazamiento de un volumen de fluido comprimindolo. El ejemplo
ms claro de este tipo de mquinas es la bomba de aire para
bicicletas. Suministran un caudal que no es constante, para
evitarlo en ocasiones se unen varias para lograr una mayor
uniformidad. Estas mquinas son apropiadas para suministros de alta
presin y bajos caudales.
* Turbomquinas. Producen una variacin en el momento cintico del
fluido como consecuencia de la deflexin (cambio de direccin)
producida en el interior de la mquina. Dentro de este tipo existen
diversos subtipos. Existen las mquinas radiales o centrfugas, en
las que el flujo entra en la mquina en direccin axial (misma
direccin del eje principal) y sale en direccin radial. Estas
mquinas son apropiadas para altas presiones y bajos caudales. Y
existen mquinas axiales en los que el flujo entra axialmente en
ellas y sale igualmente en direccin axial. Estas mquinas son
apropiadas para bajas presiones y grandes caudales.
Segn el encerramiento
Atendiendo a la presencia o no de carcasa:
* Mquinas no entubadas como pueden ser las mquinas de accin.
* Mquinas entubadas.
Segn el movimiento
Existen otros criterios, como la divisin en rotativas y
alternativas, dependiendo de si el rgano intercambiador de energa
tiene un movimiento rotativo o alternativo, esta clasificacin es
muy intuitiva pero no atiende al principio bsico de funcionamiento
de estas mquinas.
En la tabla siguiente se muestra un resumen de la clasificacin
de las mquinas hidrulicas
Se usan en:* Bombas* Vlvulas de control* Actuadores* Depsitos*
Acumuladores* Tuberas y mangueras* Juntas y cierres*
Intercambiadores* Fluido hidrulico* Sistemas de filtracin*
Tornillos
Maquinas alternativas de embolo:
Unamquina de vapores unmotor de combustin externaque transforma
laenerga trmicade una cantidad deaguaenenerga mecnica. En esencia,
el ciclo de trabajo se realiza en dos etapas:1. Se generavapor de
aguaen una calderacerrada por calentamiento, lo cual produce la
expansin del volumen de uncilindroempujando unpistn. Mediante
unmecanismo de biela - manivela, elalternativo del pistn del
cilindro se transforma en unmovimiento de rotacinque acciona, por
ejemplo, las ruedas de una locomotorao el rotor de ungenerador
elctrico. Una vez alcanzado el final de carrera el mbolo retorna a
su posicin inicial y expulsa el vapor de agua utilizando laenerga
cinticade un volante. 2. El vapor a presin se controla mediante una
serie devlvulasde entrada y salida que regulan la renovacin de la
carga; es decir, los flujos del vapor hacia y desde el cilindro. El
motor o mquina de vapor se utiliz extensamente durante laRevolucin
Industrial, en cuyo desarrollo tuvo un papel relevante para mover
mquinas y aparatos tan diversos como bombas, locomotoras, motores
marinos, etc. Las modernas mquinas de vapor utilizadas en la
generacin de energa elctrica no son ya demboloodesplazamiento
positivocomo las descritas, sino que sonturbo mquinas; es decir,
son atravesadas por un flujo continuo de vapor y reciben la
denominacin genrica deturbinas de vapor. En la actualidad la mquina
de vapor alternativa es un motor muy poco usado salvo para
servicios auxiliares, ya que se ha visto desplazado especialmente
por elmotor elctricoen la maquinaria industrial y por elmotor de
combustin internaen el transporte.
Mquina de expansin
Auspiciado porJoseph Black, ocupado en las investigaciones que
le conduciran al descubrimiento delcalor latente,James Wattse
propuso mejorar lamquina de Newcomen, descubriendo en el curso de
sus experimentos que el vapor era una reserva de calor mucho
necesario limitar todas las prdidas de calor que se producan en la
artesanal mquina de Newcomen para disminuir el consumo de
combustible, principal inconveniente de estas mquinas. Analizando
el problema identific las prdidas debidas al propio cilindro, a la
prctica de enfriar el vapor para lograr el vaco necesario para
mover la mquina y a la presin residual del vapor. En sus
experimentos posteriores, verdaderos trabajos cientficos, lleg a la
conclusin de que el cilindro deba mantenerse a la misma
temperatura. Segn sus palabras, mientras daba un paseo un esplndido
sbado por la tarde y meditaba sobre la mquina, una idea le vino a
la cabeza: como el vapor es un cuerpo elstico se precipitar en el
vaco, y, si se comunicara el cilindro con un depsito exhausto, se
precipitara en su interior donde podra condensarse sin enfriar el
cilindro. Sin embargo, el desarrollo y perfeccionamiento del
condensador separado dej a Watt en la ruina y en1765se vio obligado
a buscar empleo y abandonar su trabajo hasta que, en1767,John
Roebuckaccedi a financiar sus experimentos y la explotacin
comercial de la mquina a cambio de las dos terceras partes de los
beneficios de la patente que se obtuviera. En1768Watt construy un
modelo que operaba de manera satisfactoria, an imperfecta, y se
present el ao siguiente la solicitud de la patente. Tras diferentes
avatares econmicos, Roebuck se desprendi de su parte del negocio en
favor deMatthew Boultony juntosBoulton & Wattfinalmente
llevaran a la prctica la invencin de Watt y otros
perfeccionamientos. La primera mquina se construy en Kinneil, cerca
de Boroughstoness en1774. A partir de entonces la historia de la
mquina de vapor ser la de la firma Boulton & Watt, y casi todas
las mejoras que se introduzcan en ella sern obra del propio Watt;
entre otras, el paralelogramo de Watt, la expansin del vapor,
lamquina de doble efecto(en la que el vapor acta alternativamente
sobre ambas caras del pistn), etc.
bombas de paletas Y SU CLASIFICACION.
Las bombas de paleta son bombas volumtricas, compuestas por un
rotor, paletas deslizantes y una carcasa. Estas bombas pertenecen
al grupo de las bombas mecnicas.Clasificacin de las bombas de
paletas Bombas de paletas no compensadas debido a la gran variedad
de bombas de paletas, ests pueden clasificarse como: El alojamiento
es circular y dispone de una abertura de aspiracin y otra de
expulsin. Las cmaras opuestas generan cargas laterales sobre el eje
motriz. El caudal puede ser fijo o variable y la presin inferior a
175 bar.Bombas de paletas compensadas Slo existen para caudales
fijos. Su anillo elptico permite utilizar dos conjuntos de
aberturas de aspiracin y de expulsin. Cuentan con dos cmaras
separadas por 180 grados que equilibran las fuerzas
laterales.Bombas de paletas fijas
No se utilizan en sistemas hidrulicos por su pequea cilindrada y
por ser ruidosas. Tienen el rotor elptico, anillocircular y paletas
fijas internamente.Bombas de paletas flexibles Las paletas
flexibles estn montadas sobre un rotor de elastmero y dentro de una
caja cilndrica.En esta caja va un bloque en media luna que procura
un paso excntrico para el barrido de las paletas flexibles de
rotor.Su bombeo maneja productos livianos, viscosos, sensibles al
esfuerzo de corte y con partculas.
Bombas de paletas desequilibradas o de eje excntrico Un rotor
con ranuras es girado por la flecha impulsora. Las paletas planas
rectangulares se mueven por la fuerza centrfuga dentro de las
ranuras del rotor y siguen a la forma de la carcasa de la bomba. El
rotor est colocado excntrico con respecto al eje de la bomba.El
deslizamiento de contacto entre las superficies de paletas y
carcasa generan desgaste.Bombas de paletas deslizantes La mayora de
las bombas de paletas deslizantes son de una cmara. Estas mquinas
son de gran velocidad, de capacidades pequeas o moderadas y sirven
para fluidos poco viscosos. Segn la forma de la caja hay tambin
bombas de paletas deslizantes de doble o triple cmara.Bombas
pesadas de paleta deslizante Se trata de una bomba esencialmente
lenta, para lquidos muy viscosos. Tiene una sola paleta que abarca
todo el dimetro.Bombas de paletas oscilantes Las paletas se
articulan en el rotor. Es otro de los tipos pesados de bomba de
paleta.Bombas de paletas rodantes Tienen ranuras en el rotor de
poca profundidad, para alojar rodillos de elastmero en lugar de
paletas.Bombas de leva y paleta Tienen una sola paleta deslizante
en una ranura mecanizada en la caja cilndrica y que, al mismo
tiempo, encaja en otra ranura de un anillo que desliza sobre un
rotor accionado y montado excntricamente.El rotor y los anillos
ejercen el efecto de una leva que genera el movimiento de la paleta
deslizante.Se emplea principalmente como bomba de vaco.Bombas de
paletas equilibradas de 1000 lb/plg2 de presin (Vickers) Son bombas
de paletas equilibradas y la carga hidrulica queda completamente
dentro de la unidad de carcaza de la bomba.Estn compuestas por dos
bujes, un rotor, varias paletas, un anillo de leva y una espiga de
localizacin.Estas bombas pueden girar en ambos sentidos segn su
necesidad. Al sustituir el anillo de levas con uno ms grande o uno
ms pequeo, se pueden tener diversos volmenes de rendimiento o
salida de la bomba, pero en ciertas conversiones, el rotor, las
paletas y el cabezal tambin deben cambiarse para acomodar el nuevo
anillo. Estas bombas tienen una gran aceptacin en las
industrias.BOMBAS DE ENGRANAJE.
Lasbombas de engranajesse usan para bombear aceite de
lubricacin, y casi siempre tienen un componente de vibracin fuerte
en la frecuencia del engranaje, que es el nmero de dientes en el
engrane por las RPM. Este componente depender fuertemente de la
presin de salida de la bomba. Si la frecuencia del engranaje se
cambia de manera significativa, y hay una aparicin de armnicos o de
bandas laterales, en el espectro de vibracin, este podra ser una
indicacin de un diente cuarteado daado de otra manera. Lasbombas de
engranajesson bombas robustas de caudal fijo, con presiones de
operacin hasta 250 bar (3600psi) y velocidades de hasta 6000 rpm.
Con caudales de hasta 250 cc/rev combinan una alta confiabilidad y
tecnologa de sellado especial con una alta eficacia.Tipos debombas
de engranajes:-.Bombas de aluminio con rodamientos-.Bombas de
aluminio con cojinetes-.Bombas de fundicin con rodamientos-.Bombas
de fundicin con cojinetes-.Bombas para camiones
Bombas deengranajes externos: Producen caudal al transportar el
fluido entre los dientes de dos engranajes acoplados. Uno de ellos
es accionado por el eje de la bomba (motriz), y ste hace girar al
otro (libre).
-Bombas de engranajes externos debaja presin:Lo que sucede es el
origen de un vaco en la aspiracin cuando se separan los dientes,
por el aumento del volumen en la cmara de aspiracin. En el mismo
momento los dientes se van alejando, llevndose el fluido en la
cmara de aspiracin. La impulsin se origina en el extremo opuesto de
la bomba por la disminucin de volumen que tiene lugar al engranar
los dientes separados.
-Bombas de engranajes externos dealta presin:El tipo de bomba ms
utilizado son las de engranajes rectos, adems de las helicoidales y
behelicoidales. En condiciones ptimas estas bombas pueden llegar a
dar un 93% de rendimiento volumtrico.
Bombas deengranajes internos: Estn compuestas por dos
engranajes, externo e interno. Tienen uno dos dientes menos que el
engranaje exterior. Su desgaste es menor por la reducida relacin de
velocidad existente. Son utilizadas en caudales pequeos y pueden
ser de dos tipos:semiluna y gerotor.
