maquinas de-fluidos-incompresibles
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INGENIERÍA MECANICA
Materia:
MAQUINAS DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES
Semestre-Grupo:
VII “UNICO”
Producto Académico:
INVESTIGACION
Tema:
UNIDAD I IMPORTANCIA Y CLASIFICACION DE LAS
MAQUINAS DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES
Presenta:
ALEJANDRO USCANGA CANO
ANGEL LEONARDO HERNANDES CAMARA
MIGUEL ANGEL YEPEZ SALGADO
ERASTO AGUSTIN CONSUEGRA CRUZ
Docente:
ING. MAGDARELY VAZQUEZ CASTÁN
H. Y G. ALVARADO, VER. 26 DE AGOSTO DEL 2015
INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR
DE ALVARADO
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INDICE
INTRODUCCIÓN: ................................................................................................................... 4
OBJETIVO .............................................................................................................................. 4
HISTORIA DE LAS MAQUINAS HIDRAULICAS. ................................................................ 5
¿Quién invento la primera máquina hidráulica?................................................................. 5
¿Cuál fue la primera máquina hidráulica?.......................................................................... 5
¿Para qué sirve una maquina hidráulica?.......................................................................... 6
¿Cuántos tipos de máquinas hidráulicas existen? ............................................................. 6
Generatrices: ................................................................................................................... 6
Motrices:.............................................................................................................................. 7
¿Cómo funciona una maquina hidráulica?......................................................................... 7
¿Qué trabajo se facilita la maquina hidráulica? ................................................................. 7
¿En qué tipos de lugares se utiliza la maquina hidráulica? ............................................... 8
¿Cómo se utiliza una maquina hidráulica? ........................................................................ 8
FLUIDOS ................................................................................................................................ 9
TIPOS DE FLUIDOS .............................................................................................................. 9
FLUIDO NEWTONIANO ............................................................................................. 9
FLUIDO NO NEWTONIANO......................................................................................10
FLUIDOS PERFECTOS .............................................................................................10
CLASIFICACION DE LOS FLUIDOS ...................................................................................10
FLUIDO LAMINAR .....................................................................................................10
FLUIDO TURBULENTO ............................................................................................11
FLUIDO PERMANENTE ............................................................................................11
FLUIDO NO PERMANENTE......................................................................................11
FLUIDO COMPRENSIBLE ........................................................................................11
MAQUINAS HIDRÁULICAS .................................................................................................12
CLASIFICACIÓN DE LAS MAQUINAS HIDRÁULICAS .....................................................13
ESQUEMA DE LA CLASIFICACIÓN DE LAS MAQUINAS HIDRÁULICAS .....................15
MAQUINAS GENERADORAS O BOMBAS ....................................................................15
BOMBAS CENTRÍFUGAS ................................................................................................16
BOMBAS AXIALES ..........................................................................................................16
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BOMBAS DE FLUJO MIXTO............................................................................................16
BOMBAS DE REMOLINO ................................................................................................16
BOMBAS DE DISCOS ......................................................................................................17
MÁQUINAS VOLUMÉTRICAS O DESPLAZAMIENTO POSITIVO ....................................17
BOMBAS DE ÉMBOLO. ...................................................................................................17
BOMBAS DE PALETAS. ..................................................................................................17
BOMBAS DE TORNILLO Y ENGRANES ........................................................................18
MÁQUINAS MOTORAS TURBINAS ....................................................................................18
MAQUINAS DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES ...................................................................20
CLASIFICACION DE LAS MAQUINAS DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES ........................21
Según la variación de energía ...........................................................................................21
Según el tipo de intercambio .............................................................................................22
Según el encerramiento.....................................................................................................22
Según el movimiento .........................................................................................................22
Máquina de fluido...............................................................................................................23
Clasificación .......................................................................................................................23
CONCLUSION .......................................................................................................................26
BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................................26
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INTRODUCCIÓN:
Se utiliza para trabajos pesados que el hombre no puede hacer fácilmente. El
movimiento hidráulico no es más que un movimiento mecánico que procede a un
movimiento hidráulico que este procede de un motor de eléctrico originando un
fluido que adquiere en forma de presión, de posición, o de velocidad.
OBJETIVO
Investigar la manera de utilización de las maquinas de fluidos incompresibles, ya
sea en diferentes lugares como gasolineras, embotelladoras, sistemas de
distribución de agua potable, sistemas de fluidos en vehículos, fabricas y demás
lugares con manejo de fluidos, con el propósito de exponer el uso e importancia de
las maquinas citadas, y brindarnos a nosotros como futuros ingenieros mecánicos
una visión más clara y precisa de lo esencial que es conocerlas, ya que están
presentes en la vida cotidiana.
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HISTORIA DE LAS MAQUINAS HIDRAULICAS.
¿Quién invento la primera máquina hidráulica?
El mecánico e inventor britanico joseph bramah fue quien la invento.
Nació el 13 de abril de 1748 en stainborough, hijo de un granjero, fue el segundo
de cinco hijos, después de recibir la educación primaria, su padre lo puso a
trabajar en la granja, pero cuando cumplió 16 años lo dejo lisiado de por vida,
incapacitado como granjero, entro como aprendiz del carpintero del pueblo y
pronto se convirtió un artesano de primera.
Este se trasladó a Londres donde consiguió trabajo de ebanista posteriormente
mente abrió una tienda de ebanistería. El fue un gran inventor a tenido varios
inventos pero quizás el invento más importante de bramah fue la prensa
hidráulica. En 1795 se le concedió una patente para su prensa hidráulica que en la
actualidad sigue siendo conocida como prensa hidráulica.
¿Cuál fue la primera máquina hidráulica?
La rueda hidráulica y el molino de viento son preámbulos de mucho interés para
la historia de los sistemas con potencia fluida pues, familiarizo al hombre con las
posibilidades de los fluidos para generar y transmitir energía y le enseñaron en
forma empírica los rudimentos de la hidromecánica y sus propiedades, la primera
bomba construida por el hombre fue la jeringa y se debe a los antiguos egipcios,
quienes la utilizaron para embalsamar las momias.
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¿Para qué sirve una maquina hidráulica?
Una máquina hidráulica es un dispositivo capaz de convertir energía hidráulica en
energía mecánica; pueden ser motrices (turbinas), o generatrices (bombas),
modificando la energía total de la vena fluida que las atraviesa. En el estudio de
las turbomáquinas hidráulicas no se tienen en cuenta efectos de tipo térmico,
aunque a veces habrá necesidad de recurrir a determinados conceptos
termodinámicos; todos los fenómenos que se estudian serán en régimen
permanente, caracterizados por una velocidad de rotación de la máquina y un
caudal, constantes.
¿Cuántos tipos de máquinas hidráulicas existen?
Generatrices:
Reciben trabajo externo y transforman la energía mecánica en energía hidráulica,
comunicando al fluido un aumento de su energía potencial, cinética o de presión.
(Bombas Hidráulicas).
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Motrices:
Transforman la energía hidráulica de sus distintas formas a energía mecánica,
generalmente en forma rotativa. (Turbinas Hidráulicas)
¿Cómo funciona una maquina hidráulica?
Funciona a través de un transformador de energía, esto es recibe energía
mecánica que pude proceder de un motor eléctrico y la convierte en energía que
en fluido es decir que es un gas o un liquido que adquiere en forma de presión,
posición o de velocidad.
Originando que la maquina hidráulica su mueva para que pueda funcionar en
lugares que el obrero no podría hacer fácilmente.
¿Qué trabajo se facilita la maquina hidráulica?
Los lugares que mas facilita son en los que son más pesados y laboriosos como
en construcciones que no es tan fácil se puede levantar algo pesado o en los
talleres mecánicos que se necesita levantar carros para reparar los de las llantas
tal caso es el gato que levanta la llanta para poner una nueva llanta, o en las
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fabricas que hacen tuercas que la prensa las hace a presión para poder
moldearlos bien.
¿En qué tipos de lugares se utiliza la maquina hidráulica?
La máquina hidráulica, por tales motivos que realiza es utilizada en varios lugares
como es el campo para la agricultura ya sean maquinas que recojan el fruto de
alguna siembra, también el gato que es un aparato hidráulico que sirve para elevar
un carro sin que varias personas lo levanten, también es utilizada para hacer
pozos profundos facilitando el trabajo pesado de los obreros otro lugar seria en las
construcciones para levantar un objeto pesado.
¿Cómo se utiliza una maquina hidráulica?
Las máquinas hidráulicas funcionan por la presión de los líquidos. Para ello utilizan
un juego de dos o más cilindros conectados por tubos que contienen el fluido
hidráulico. En cada uno de los cilindros hay un pistón. Para que la máquina
funcione se aplica una fuerza a uno de los cilindros, llamado cilindro vertical, que
eleva la presión del fluido a través de todo el sistema y los pistones de los cilindros
restantes (llamados cilindros esclavos) se mueven hacia afuera, realizando una
función útil. La fuerza que produce cada uno de los cilindros esclavos depende de
su diámetro.
Las máquinas hidráulicas funcionan por los mismos principios que las palancas y
engranajes, de modo que cuanto más ancho es el cilindro esclavo, tanto mayor es
la fuerza que aplica y tanto menor la distancia que recorre.
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FLUIDOS
Se denomina fluido a un tipo de medio continuo formado por alguna sustancia
entre cuyas moléculas sólo hay una fuerza de atracción débil. La propiedad
definitoria es que los fluidos pueden cambiar de forma sin que aparezcan en su
seno fuerzas restitutivas tendentes a recuperar la forma "original" (lo cual
constituye la principal diferencia con un sólido deformable, donde sí hay fuerzas
restitutivas).
Un fluido es un conjunto de partículas que se mantienen unidas entre sí por
fuerzas cohesivas débiles y las paredes de un recipiente; el término engloba a los
líquidos y los gases. En el cambio de forma de un fluido la posición que toman sus
moléculas varía, ante una fuerza aplicada sobre ellos, pues justamente fluyen. Los
líquidos toman la forma del recipiente que los aloja, manteniendo su propio
volumen, mientras que los gases carecen tanto de volumen como de forma
propios. Las moléculas no cohesionadas se deslizan en los líquidos, y se mueven
con libertad en los gases. Los fluidos están conformados por los líquidos y los
gases, siendo los segundos mucho menos viscosos (casi fluidos ideales).
TIPOS DE FLUIDOS
FLUIDO NEWTONIANO: Un fluido newtoniano es un fluido cuya
viscosidad puede considerarse constante en el tiempo. La curva que
muestra la relación entre el esfuerzo o cizalla contra su tasa de deformación
es lineal y pasa por el origen. El mejor ejemplo de este tipo de fluidos es el
agua en contraposición al pegamento, la miel o los geles que son ejemplos
de fluido no newtoniano. Un buen número de fluidos comunes se comportan
como fluidos newtonianos bajo condiciones normales de presión y
temperatura: el aire, el agua, la gasolina, el vino y algunos aceites
minerales
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FLUIDO NO NEWTONIANO: es aquél cuya viscosidad varía con la
temperatura y presión, pero no con la variación de la velocidad. Estos
fluidos se pueden caracterizar mejor mediante otras propiedades que tienen
que ver con la relación entre el esfuerzo y los tensores de esfuerzos bajo
diferentes condiciones de flujo, tales como condiciones de esfuerzo cortante
oscilatorio.
FLUIDOS PERFECTOS: El superfluido es un estado de la
materia caracterizado por la ausencia total de viscosidad (lo cual lo
diferencia de una sustancia muy fluida, la cual tendría una viscosidad
próxima a cero, pero no exactamente igual a cero), de manera que, en un
circuito cerrado, fluiría interminablemente sin fricción. Es un fenómeno físico
que tiene lugar a muy bajas temperaturas, cerca del cero absoluto, límite en
el que cesa toda actividad. Un inconveniente es que casi todos los
elementos se congelan a esas temperaturas. Pero hay una excepción:
el helio. Su estudio es llamado hidrodinámica cuántica.
CLASIFICACION DE LOS FLUIDOS
La clasificación de flujos puede realizarse de muchas maneras, atendiendo al
cambio de velocidad y dirección que sufren las partículas debido al espacio
recorrido, al cambio de velocidad, dirección y posición de las partículas respecto al
tiempo, a las variaciones de las propiedades respecto al tiempo o a los procesos
termodinámicos que se puedan presentar en dichos movimientos.
FLUIDO LAMINAR: Es aquel en el que el movimiento de las partículas
tiene solamente el sentido y la dirección del movimiento principal del fluido.
Se puede presentar en un conducto cerrado trabajando a presión (tubería),
en un conducto abierto (canal), o en un conducto definido por el medio
estudiado (chorros de líquido, hilos o volúmenes definidos de gases).
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FLUIDO TURBULENTO: Es aquel en el que las partículas del fluido
tienen desplazamiento en sentidos diferentes al del movimiento principal del
fluido. Se pueden presentar en el mismo tipo de conductos al régimen
laminar. En este tipo de flujo al moverse en las partículas con movimiento
errático tiene como consecuencia el que se presenten colisiones entre ellas,
y esto genera cambios en la cantidad de movimiento (al ser los choques
inelásticos) que se manifiestan como una pérdida de energía. En este tipo
de flujo en general las propiedades de un fluido y las características
mecánicas del mismo serán diferentes de un punto a otro dentro de su
campo, son flujos en el que el campo de velocidades, presión, masa
volumétrica, y temperatura varían con el tiempo.
FLUIDO PERMANENTE: Llamado también flujo estacionario. Este tipo
de flujos se caracteriza porque las condiciones de velocidad de
escurrimiento en cualquier punto no cambia con el tiempo, o sea que
permanecen constantes con el tiempo o bien, si las variaciones en ellas son
tan pequeñas con respecto a los valores medios. Así mismo en cualquier
punto de un flujo permanente, no existen cambios en la densidad, presión o
temperatura con el tiempo.
FLUIDO NO PERMANENTE: En este tipo de flujo en general las
propiedades de un fluido y las características mecánicas del mismo serán
diferentes de un punto a otro dentro de su campo, son flujos en el que el
campo de velocidades, presión, masa volumétrica y temperatura varían con
el tiempo.
FLUIDO COMPRENSIBLE: Se denomina flujo comprensible a aquel
fluido cuya densidad varía significativamente ante un cambio de presión.
Tanto los gases como los líquidos disminuyen su volumen cuando se les
aplica una presión. La relación entre la variación de volumen y la variación
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de presión, es una constante propia de cada material, que depende de la
elasticidad del mismo.
MAQUINAS HIDRÁULICAS
En primer lugar una máquina en su forma más simple se puede definir como un
dispositivo transformador de energía, es decir, la máquina recibe una forma de
energía y la restituye en otra forma de energía. Un ejemplo lo constituye el
generador eléctrico en el cual la energía mecánica que se le proporciona es
transformada en energía eléctrica.
Etimológicamente, una máquina hidráulica 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
máquina hidráulica, sino una máquina térmica. Una bomba que bombea un líquido
caliente diferente al agua, no es una máquina térmica pero se considera una
máquina hidráulica. Esto pone de manifiesto que el nombre de máquina hidráulica
desde el punto de vista etimológico no sea el más apropiado para toda aquella
máquina clasificada con este nombre.
La definición más precisa de máquina hidráulica es: aquella en la cual el fluido de
trabajo que intercambia su energía no varía sensiblemente de densidad en su
paso a través de la máquina, para lo cual en el diseño y estudio de la misma, se
trabaja bajo la hipótesis de que la densidad se mantiene constante.
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CLASIFICACIÓN DE LAS MAQUINAS HIDRÁULICAS
Para clasificar las máquinas hidráulicas se toma en cuenta el elemento principal
de la máquina es decir aquel donde se lleva a cabo el intercambio de energía
mecánica en energía de fluido o viceversa.
Es así como se establece la clasificación de las máquinas hidráulicas en dos
grupos: Las turbomáquinas y las máquinas de desplazamiento positivo.
En las turbomáquinas el elemento intercambiador de energía es un rotor provisto
de álabes, de ahí que también a estas se les llame rotatorias. Por otra parte en las
máquinas de desplazamiento positivo el elemento intercambiador de energía es un
émbolo accionado dentro de un cilindro y que transmite energía al fluido al
producir una variación de volumen por lo que estas máquinas también se conocen
con el nombre de volumétricas.
Las turbomáquinas se definen como máquinas rotativas que permiten una
transferencia energética entre en fluido y un rotor provisto de álabes, mientras el
fluido pasa a través de ello.
Si la transferencia de energía se efectúa de rotor a fluido trata de una máquina
generadora. En el grupo de las máquinas generadoras se encuentran las bombas
y ventiladores. Si la transferencia de energía se realiza de fluido a rotor se trata de
una máquina motora. Dentro del grupo de las máquinas motoras se encuentran las
turbinas hidráulicas.
Una primera clasificación de las máquinas de fluido incompresible, se puede
hacer con arreglo a la función que desempeñan, en la forma siguiente:
a) 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
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cinéticas, Turbinas y ruedas hidráulicas Estáticas o de presión, Celulares
(paletas), de engranajes, helicoidales, etc.
b) 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 y axiales Hélices marinas, cuyo
principio es diferente a las anteriores; proporcionan un empuje sobre la carena de
un buque
c) Máquinas reversibles: tanto generatrices como motrices, que ejecutan una
serie de funciones que quedan aseguradas, mediante un rotor específico, siendo
las más importantes: Grupos turbina-bomba, utilizados en centrales eléctricas de
acumulación por bombeo, Grupos Bulbo, utilizados en la explotación de pequeños
saltos y centrales maremotrices
d) Grupos de transmisión o acoplamiento: que son una combinación de
máquinas motrices y generatrices, es decir, un acoplamiento (bomba-turbina),
alimentadas en circuito cerrado por un fluido, en general aceite; a este grupo
pertenecen los cambiadores de par. Una segunda clasificación se puede hacer
en función del principio de funcionamiento, como:
a) Turbomáquinas b) Máquinas de desplazamiento positivo
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ESQUEMA DE LA CLASIFICACIÓN DE LAS MAQUINAS
HIDRÁULICAS
MAQUINAS GENERADORAS O BOMBAS
Se les define como máquinas generadoras a aquellas que transmiten la energía al
fluido mediante el movimiento de un elemento rotatorio llamado impelente y que
obliga al fluido a moverse de forma acelerada por su interior. Atendiendo a la
trayectoria del fluido por el interior del impelente, las máquinas dinámicas se
subdividen en centrífugas, axiales, de flujo mixto, de remolino y de discos.
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BOMBAS CENTRÍFUGAS: En estos equipos, por la acción de las fuerzas
centrifugas el fluido es desplazado en forma radial desde el eje de rotación del
impelente hacia la periferia. Durante este recorrido del fluido, los álabes del
impelente le transmiten energía en forma de presión y velocidad al mismo. Parte
de esta última es transformada en presión en el colector que rodea al impelente,
ya que las altas velocidades provocan grandes pérdidas por fricción y disminuyen
la eficiencia de la bomba.
BOMBAS AXIALES: Son equipos que permiten la transferencia de energía
mecánica del impelente al líquido mientras éste pasa en dirección axial o paralela
al eje de rotación. Los álabes en este caso se encuentran fijos por un extremo al
rotor, y al girar obligan al fluido a moverse axialmente al tiempo que le imprimen
presión y velocidad. Comparadas con las maquinas centrifugas, estas se
caracterizan por posibilitar el manejo de grandes volúmenes de fluido, pero no
producen grandes elevaciones de presión.
BOMBAS DE FLUJO MIXTO: Estos equipos representan la transición entre
las máquinas centrífugas y axiales. En este caso el fluido abandona el impelente
con un cierto ángulo de inclinación respecto al eje de rotación de la máquina.
Estos equipos permiten mayores flujos que los centrífugos y mayores presiones
que los axiales.
BOMBAS DE REMOLINO: En estos equipos a diferencia de los de tipo
centrifugo, el fluido penetra y sale por la periferia del impelente. Los álabes del
impelente son radiales y presentan cavidades en las cuales el fluido al entrar y
salir de ellas adquiere energía. El propio sentido de rotación del impelente obliga
al flujo a recorrer la máquina desde el conducto de entrada hasta el de salida al
mismo tiempo que va adquiriendo energía en su continuo entrar y salir de las
cavidades formadas por los álabes.
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BOMBAS DE DISCOS: En estos equipos a diferencia de los de tipo centrífugo
no está provisto de álabes, el fluido (viscoso) bajo la acción de las fuerzas
viscosas y centrífugas, se traslada hacia la periferia del disco ganando energía. A
la salida del impelente un colector reduce su velocidad y lo envía hacia el
conducto de salida. Estas máquinas se emplean para el bombeo de líquidos de
alta viscosidad.
MÁQUINAS VOLUMÉTRICAS O DESPLAZAMIENTO POSITIVO
Los equipos volumétricos, también llamados de desplazamiento positivo, producen
el movimiento del fluido mediante la variación del volumen de la cámara donde se
aloja este en el interior del equipo, forzándolo a desplazarse hacia el conducto de
salida.
La característica más común de este tipo de equipos, es que se logren grandes
presiones de trabajo, aunque manipulando caudales relativamente pequeños en
comparación con las máquinas centrifugas y axiales.
Existe gran diversidad de máquinas volumétricas que responden a los distintos
requerimientos y características de los fluidos a manipular.
BOMBAS DE ÉMBOLO: Estas máquinas son de las más antiguas y su
principio de funcionamiento es muy simple. El embolo animado de un movimiento
alternativo succiona el fluido hacia el interior del cilindro a través de la válvula de
aspiración o succión, comprimiéndolo posteriormente en su recorrido inverso,
obligándolo a salir a través de la válvula de impulsión o descarga hacia el
conducto de salida. Las bombas de émbolo se emplean en la actualidad
fundamentalmente para el bombeo de líquidos viscosos, ya que las bombas
centrifugas han desplazado a las de embolo en la manipulación de agua.
BOMBAS DE PALETAS: Están compuesta por un rotor cilíndrico en el cual
se alojan las paletas cuyo número puede variar dependiendo del diseño. El fluido
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que penetra a la bomba a través de la tubería de succión se aloja en el espacio
comprendido entre el rotor, la carcasa y las paletas. Al sobrepasar la posición A,
el espacio comienza a reducirse y el fluido es forzado a través del conducto de
descarga. Esta variación en el espacio entre el rotor y la carcasa se logra con la
excentricidad entre los ejes de simetría de ambos.
BOMBAS DE TORNILLO Y ENGRANES: Las de tornillo han ampliado su
campo de aplicación en las últimas décadas, a tal grado que han invadido campos
de trabajo de otros tipos de bombas. Estas máquinas pueden estar compuestas de
uno, dos, tres o cinco tornillos, de los cuales uno es el conductor, y los restantes
son conducidos. El principio de trabajo se basa en que al hacer girar el tornillo, el
fluido atrapado entre sus hélices es obligado a desplazarse axialmente de la
misma forma que lo haría una tuerca sobre este. Son utilizadas para la
manipulación de fluidos viscosos.
MÁQUINAS MOTORAS TURBINAS
Las turbinas hidráulicas son máquinas motoras en las cuales la transferencia de
energía se efectúa del fluido hacia un rotor provisto de alabes mientras el flujo
pasa a través de estos, logrando de esta forma convertir la energía potencial y
cinética del agua en energía mecánica de rotación.
Las turbinas que solo utilizan la energía cinética del fluido para su accionamiento
reciben el nombre de turbinas de impulso o de acción y a este grupo pertenecen
las llamadas Turbinas Pelton; y las que aprovechan además la energía de presión
reciben el nombre de turbinas de reacción, a este grupo corresponden las turbinas
conocidas como Francis y Kaplan.
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Una turbina hidráulica se compone de tres órganos diferentes que el fluido va
atravesando sucesivamente: el distribuidor, el rodete y el difusor. En la figura 1.10
se indican estos elementos para el caso de una turbina Francis.
El distribuidor y el difusor (tubo de aspiración), forman parte del estator de la
máquina, es decir, son órganos fijos; así como el rodete está siempre presente, el
distribuidor y el difusor pueden ser inexistentes en determinadas turbinas.
El distribuidor es un órgano fijo cuya misión es dirigir el agua, desde la sección de
entrada de la máquina hacia la entrada en el rodete, distribuyéndola alrededor del
mismo, (turbinas de admisión total), o a una parte, (turbinas de admisión parcial),
es decir, permite regular el agua que entra en la turbina, desde cerrar el paso
totalmente, caudal cero, hasta lograr el caudal máximo. Es también un órgano que
transforma la energía de presión en energía de velocidad; en las turbinas hélico-
centrípetas y en las axiales está precedido de una cámara espiral (voluta) que
conduce el agua desde la sección de entrada, asegurando un reparto simétrico de
la misma en la superficie de entrada del distribuidor.
El rodete es el elemento esencial de la turbina, estando provisto de álabes en los
que tiene lugar el intercambio de energía entre el agua y la máquina.
El difusor en una turbina es el órgano de desagüe, pero se llama tubo de
aspiración porque crea una aspiración o depresión a la salida del rodete.
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MAQUINAS DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES
Máquina hidráulica o máquina de flujo incompresible es aquella que trabaja con
flujos incompresibles. A este grupo pertenecen las máquinas que trabajan con
líquidos (por ejemplo, agua) pero además se incluyen aquellas que trabajan con
gases cuando éstos se comportan como flujos incompresibles, como por ejemplo
los ventiladores o aerogeneradores.
Estas máquinas aprovechan únicamente la energía mecánica disponible en el
fluido (cinética y potencial), de modo que si se incrementa la temperatura del fluido
a la entrada de la máquina, simplemente se obtendrá a la salida un fluido más
caliente, sin que dicho incremento de temperatura suponga un aprovechamiento
mayor de la energía disponible.
Así, los molinos, aprovechan la energía cinética de los cursos de agua, mientras
que las modernas centrales hidroeléctricas aprovechan la energía potencial del
agua embalsada.
El estudio de los intercambios de energía en las máquinas hidráulicas es objeto de
la mecánica de fluidos.
Una Máquina hidráulica es una variedad de máquina de fluido que emplea para su
funcionamiento las propiedades de un fluido incompresible o que se comporta
como tal, debido a que su densidad en el interior del sistema no sufre variaciones
importantes.
Convencionalmente se especifica para los gases un límite de 100 mbar para el
cambio de presión; de modo que si éste es inferior, la máquina puede
considerarse hidráulica. Dentro de las máquinas hidráulicas el fluido experimenta
un proceso adiabático, es decir no existe intercambio de calor con el entorno.
Las Turbomáquinas tienen un elemento giratorio (rodete), que posee una serie de
álabes con unos determinados ángulos de incidencia del fluido, siendo los de
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entrada (1) , y los de salida (2) La velocidad del fluido (C) es la suma vectorial de: •
Velocidad de rotación (U), debida al giro del rodete (tangente al giro del mismo) •
Velocidad de traslación a lo largo del rodete (W) (sigue la dirección del álabe,
tangente a él) Estas velocidades y los ángulos entre ellas forman los triángulos de
velocidades.
CLASIFICACION DE LAS MAQUINAS DE FLUIDOS
INCOMPRESIBLES
Según la variación de energía
En los motores hidráulicos, la energía del fluido que atraviesa la máquina
disminuye, obteniéndose energía mecánica, mientras que en el caso de
generadores hidráulicos, el proceso es el inverso, de modo que el fluido
incrementa su energía al atravesar la máquina.
Atendiendo al tipo de energía fluidodinámica que se intercambia a través de la
máquina tenemos:
Máquinas en las que se produce una variación de la energía potencial, como
por ejemplo el tornillo de Arquímedes.
Máquinas en las que se produce una variación de la energía cinética, como por
ejemplo aerogeneradores, hélices o turbina pelton. Estas se denominan
máquinas de acción y no tienen carcasa.
Máquinas en las que se produce una variación de la entalpía (presión), como
por ejemplo las bombas centrífugas. Estas máquinas se denominan máquinas
de reacción.
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Según el tipo de intercambio
Teniendo en cuenta el modo en el que se intercambia la energía dentro de la
máquina su clasificación puede ser así:
Máquinas de desplazamiento positivo o volumétrico. Se trata de uno de los
tipos más antiguos de máquinas hidráulicas y se basan en el desplazamiento
de un volumen de fluido comprimiéndolo. El ejemplo más claro de este tipo de
máquinas 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 máquinas son apropiadas para suministros de alta presión
y bajos caudales.
Según el encerramiento
Atendiendo a la presencia o no de carcasa:
Máquinas no entubadas como pueden ser las todas las que continuación
presentan máquinas de acción.
Máquinas entubadas.
Según el movimiento
Existen otros criterios, como la división en rotativas y alternativas, dependiendo de
si el órgano intercambiador de energía tiene un movimiento rotativo o alternativo,
esta clasificación es muy intuitiva pero no atiende al principio básico de
funcionamiento de estas máquinas.
En la siguiente tabla se muestra un resumen de la clasificación de las máquinas
hidráulicas (l=líquido, g=gas).
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Motoras Volumétricas Alternativas - Bombas de émbolo
Rotativas - Bombas roto estáticas
Turbomáquinas Turbinas hidráulicas
Aerogeneradores (g) (Máquina axial)
Generadoras Volumétricas Alternativas - Bombas de émbolo
Rotativas - Bombas roto estáticas
Turbomáquinas Bombas roto dinámicas o centrífugas
(máquina radial) (l)
Ventiladores (g) (Máquina axial)
Máquina de fluido
Se denominan máquinas de fluido aquellas que tienen como función principal
intercambiar energía con un fluido que las atraviesa. Este intercambio implica
directamente una transformación de energía.
Clasificación
Las máquinas de fluido se suelen clasificar según varios principios. Las tres
clasificaciones presentadas a continuación son complementarias de modo que,
por ejemplo, un ventilador es una turbo máquina hidráulica generadora, mientras
que un motor de explosión es un motor térmico alternativo (de desplazamiento
positivo).
Según la naturaleza del fluido que las atraviesa
Máquina hidráulica o máquina de flujo incompresible: es aquella que trabaja
con flujos incompresibles. A este grupo pertenecen las máquinas que trabajan con
líquidos (por ejemplo, agua) pero además se incluyen aquellas que trabajan con
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gases cuando éstos se comportan como flujos incompresibles, como por ejemplo
los ventiladores o aerogeneradores.
Estas máquinas aprovechan únicamente la energía mecánica disponible en el
fluido (cinética y potencial), de modo que si se incrementa la temperatura del fluido
a la entrada de la máquina, simplemente se obtendrá a la salida un fluido más
caliente, sin que dicho incremento de temperatura suponga un aprovechamiento
mayor de la energía disponible.
Así, los molinos, aprovechan la energía cinética de los cursos de agua, mientras
que las modernas centrales hidroeléctricas aprovechan la energía potencial del
agua embalsada.
El estudio de los intercambios de energía en las máquinas hidráulicas es objeto de
la mecánica de fluidos.
Máquina térmica o máquina de flujo compresible: es aquella que trabaja con
fluidos compresibles, ya sean condensables (caso de la máquina de vapor) o no
condensables (como la turbina de gas).
En este caso, sí se aprovecha la energía térmica del fluido, ya que la energía
mecánica se produce mediante la expansión del fluido (incremento de su volumen
específico). En este caso, al incrementar la temperatura del fluido a la entrada de
la máquina, se obtendrá una mayor cantidad de energía mecánica en el eje de la
máquina.
El estudio de los intercambios de energía en las máquinas térmicas es objeto de
la termodinámica. Las máquinas de fluido también se clasifican atendiendo a dos
criterios, la cantidad de fluido y el movimiento de la máquina.
Según el mecanismo de intercambio energético
Máquinas volumétricas o de desplazamiento positivo son aquellas máquinas que
son atravesadas por cantidades discretas de fluido. Éstas a su vez se clasifican en
alternativas o rotativas en función del movimiento ejercido.
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Turbomáquinas son aquellas máquinas que son atravesadas por un flujo continuo
y que intercambian energía a través de un órgano de movimiento rotativo, es decir,
un rotor.
Según el sentido de intercambio energético
Si en el proceso el fluido incrementa su energía, la máquina se
denomina generadora (compresores, bombas), mientras que si la disminuye, la
máquina se denomina motora(turbinas, motores de explosión).
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CONCLUSION La pasada investigación que abordamos nos ayudo al incremento de los
conocimientos acerca de los dichos temas tratados en esta, dado que hablamos
de muchos subtemas que enrolan al tema central, tales como: sus clasificaciones,
aplicaciones, funcionamiento, elaboración, etc.
Estos conocimientos adquiridos nos incrementaron los ya obtenidos con
anterioridad para así dichos conocimientos aplicarlos o llevarlos acabo en el área
laboral, campo de trabajo o sector industrial.
BIBLIOGRAFIA http://maquinashidraulicas12.blogspot.mx/
https://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_de_fluido
https://es.scribd.com/doc/107371784/DEFINICION-Y-CLASIFICACION-DE-LAS-
MAQUINAS-DE-FLUIDOS-INCOMPRESIBLES
https://www.clubensayos.com/Tecnolog%C3%ADa/Introduccion-Maquinas-De-
Fluidos-Incompresibles/410576.html