INGENIERÍA MECÁNICA 7MO. SEMESTRE, GRUPO “UNICO”

MATERIA:

MAQUINAS DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES

DOCENTE:

ING. MAGDARELY VAZQUEZ CASTAN

PRODUCTO ACADÉMICO:

SÍNTESIS

TEMA:

UNIDAD I: IMPORTANCIA Y CLASIFICACIÓN DE LAS

MAQUINAS DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES

PRESENTA:

JORGE LUIS USCANGA VERA (126Z0184)

KEVIN LUIS BATISTA BEJARANO (126Z0141)

KATHIA ISABEL PASTRANA CRUZ (126Z0123)

NICOLE STTEFHANO ALCEDA ORTIZ (126Z0137)

FECHA DE ENTREGA:

26-AGOSTO-2015

H. Y G. ALVARADO, VERACRUZ.

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR

DE ALVARADO

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INTRODUCCIÓN

Las maquinas de fluidos incompresibles se emplean para impulsar toda clase de

líquidos como agua, aceites de lubricación, combustibles, ácidos; líquidos

alimenticios: como leche, cerveza, entre otros, también se utilizan para aprovechar

la energía hidráulica de fluidos para transformarla y mover a los generadores de

energía eléctrica, así como para aprovechar la energía mecánica y transferirla en

energía de presión mediante la utilización de los gases.

OBJETIVO GENERAL

Realizar investigación bibliográfica para conocer la clasificación y definición de las

maquinas hidráulicas, denominadas como maquinas de fluidos incompresibles.

Aplicara el funcionamiento de las maquinas de fluidos incompresibles tales como

bombas, turbinas y ventiladores relacionados con las turbomáquinas.

Identificara de la máquina de fluidos incompresibles sus partes y la función de

cada una de ellas.

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HISTORIA DE LAS MAQUINAS HIDRÁULICAS

La máquina hidráulica es un dispositivo que tiene la capacidad de conversión de la

energía hidráulica, es decir la que proviene del agua en energía mecánica.

La historia de la maquina hidráulica comenzó en Londres. Aproximadamente en el

año 1790, el inventor inglés Joseph Bramah, creó la primera máquina hidráulica.

En 1795, Bramah pudo patentar la prensa hidráulica, uno de sus mayores

inventos.

Hay dos tipos muy diferenciados de máquinas hidráulicas. Estos tipos de

máquinas hidráulicas son:

Generatrices o también conocidas como bombas, que pueden transformar la

energía mecánica en energía hidráulica. Esta energía hidráulica se reparte entre

energía potencial, cinética o de presión del agua.

Motrices o turbinas que contrariamente a los motores, pueden transformar la

energía hidráulica en energía mecánica. Este tipo de máquinas hidráulicas son las

usadas en las presas para la generación de electricidad.

FIG. 1 MOTOR DE TURBINA

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Las máquinas hidráulicas tienen una infinidad de usos, ya sea para poder subir

agua a un tanque o para la generación de energía en las presas hidroeléctricas.

Una de las máquinas muy importantes que hace mucho tiempo fue creada es

la rueda hidráulica.

Agua y aire son dos fluidos vitales que, además de ser necesarios para la vida,

han sido a lo largo de la historia compañeros inseparables del ser humano en su

intento de aprovecharlos para desarrollar sus actividades. De hecho, la civilización

humana se ha desarrollado en estrecha convivencia con los fluidos actuando

desde un principio para intentar controlarlos.

En un sentido amplio, podría decirse que chidas máquinas hidráulicas y los fluidos

son aquéllas que intercambian energía con un fluido. Hoy en día, este significado

está más acotado y las máquinas hidráulicas y de fluidos son aquéllas que

intercambian energía con un fluido cuando éste es, o todos los efectos se

comporta, como si fuera incompresible. Cuando el fluido no lo es, las máquinas

reciben el nombre de máquinas térmicas.

La civilización sumeria (la primera y más antigua del mundo) nació

aproximadamente hace 7.500 años en la región de Sumer, también conocida

como Mesopotamia, que hoy se corresponde con la República de Irak. Sus

habitantes fueron los primeros en fundar ciudades, estados e imperios. Fueron

también los primeros en inventar la escritura, idear los primeros contratos

comerciales, establecer los primeros códigos jurídicos, instituir las primeras

escuelas, crear las primeras joyas y los primeros trazos de la escultura.

También fueron los primeros en escribir poemas de amor, idear la bóveda y la

columna y fabricar cerveza. Igualmente, fue en Sumer donde por primera vez

aparecieron la guerra, la esclavitud, los primeros campos de concentración, el

despotismo y la condena a muerte.

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Fue también en la época de los sumerios cuando, por primera vez, el ser humano

intenta interaccionar con los fluidos, agua y aire, para su propio provecho, de esta

época son las primeras obras hidráulicas y fundamentalmente en la zona sur de

Mesopotamia, el complejo sistema hidráulico de canales, diques y presas supuso,

junto a la riqueza del suelo, el desarrollo de una floreciente agricultura.

Probablemente, el aprovechamiento de la energía del viento (y por tanto los

primeros molinos) fueran conocidos en la zona desde el tercer milenio a.d.C., pero

la primera referencia data del año 1.700 a.d.C. y se corresponde con los proyectos

de irrigación del emperador Hammurabi, quien había concebido la idea de poner

en regadío la rica meseta de Mesopotamia con auxilio de la energía eólica. Sin

duda, se trataba de máquinas de eje vertical, análogas a aquéllas cuyas ruinas

subsisten en la meseta iraní.

En aquella época ya se conocían también rudimentarias ruedas hidráulicas. En

esta zona del planeta el conocimiento de la Ingeniería hidráulica vino

indisolublemente asociado con el diseño y empleo de distintas proto-máquinas

hidráulicas, fundamentalmente molinos y ruedas hidráulicas.

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Clasificación de los fluidos

Un fluido es todo cuerpo que tiene la propiedad de fluir, y carece de rigidez y

elasticidad y en consecuencia cede inmediatamente a cualquier fuerza tendente a

alterar su forma y adoptando así la forma del recipiente que lo contiene.

Los fluidos pueden ser líquidos o gases según la diferencia de la intensidad de las

fuerzas de cohesión existentes entre sus moléculas.

FUG. 2 FLUIDOS

Diferentes tipos de fluidos:

Newtonianos: Proporcionalidad entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación.

FIG. 3 NEWTONIANOS

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No Newtonianos: No hay proporcionalidad entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación. Dependientes del tiempo. Independientes del tiempo.

FIG. 4 NO NEWTONIANOS

Viscoelásticos: Se comportan como líquidos y sólidos, presentando

propiedades de ambos.

Fig. 5 VISCOELÁSTICOS

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Fluido laminar: Es aquel en el que el movimiento de las particulares 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 líquidos; hilos o volúmenes definidos de gases).

FIG. 6 FLUIDO LAMINAR

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 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.

FIG. 7 FLUIDO TURBULENTO

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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.

FIGURA. 8 FLUIDO PERMANENTE

En una sección de la conducción permanecen constantes en el tiempo, las

variables hidráulicas del flujo (velocidad, presión, densidad, etc.)

Fluido no permanente: En este tipo de fluido 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 fluidos en el que el campo de

velocidades, presión, masa volumétrica y temperatura varían con el tiempo.

FIGURA. 9 FLUIDO NO PERMANENTE

En esta sección los valores de las variables hidráulicas cambian de un

instante a otro.

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 de presión,

es una constante propia de cada material, que depende de la elasticidad del

mismo.

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Propiedades de los fluidos

•Estabilidad: se dice que el flujo es estable cuando sus partículas siguen una

trayectoria uniforme, es decir, nunca se cruza entre sí. La velocidad en cualquier

punto se mantiene constante con el tiempo.

•Turbulencia: debido a la rapidez en que se desplaza las moléculas, el fluido se

vuelve turbulento; un flujo irregular es caracterizado por pequeñas regiones

similares a torbellinos.

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•Viscosidad: es una propiedad de los fluidos que se refiere al grado de fricción

interna; se asocia con la resistencia que presentan dos capas adyacentes

moviéndose dentro del fluido. Debido a esta propiedad parte de la energía cinética

del fluido se convierte en energía interna.

•Densidad: es la relación entre la masa y el volumen que ocupa, es decir la masa

de unidad de volumen.

•Volumen específico: es el volumen que ocupa un fluido por unidad de peso.

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•Peso específico: corresponde a la fuerza con que la tierra atrae a una unidad de

volumen.

•Gravedad específica: indica la densidad de un fluido respecto a la densidad del

agua a temperatura estándar. Esta propiedad es dimensional.

•Tensión superficial: En física se denomina tensión superficial de un líquido a la

cantidad de energía necesaria para disminuir su superficie por unidad de área.

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CLASIFICACIÓN DE LAS MAQUINAS HIDRAULICAS

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 máquinas hidráulicas pueden clasificarse atendiendo a diferentes criterios.

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 fluido dinámica 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 para lograr una mayor

uniformidad. Estas máquinas son apropiadas para suministros de alta presión

y bajos caudales.

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.

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Clasificación general:

Turbomáquinas

Según la dirección del fluido.

Radiales (Centrífugas): donde el flujo entra en la dirección axial y sale en la

dirección centrifuga o radial.

Axiales: en las que el flujo entra a la dirección axial y sale en la axial.

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Helicocentrífugas: en las que el flujo entra en la dirección axial y sale

formando un ángulo cualquiera.

En la siguiente tabla se muestra un resumen de la clasificación de las máquinas

hidráulicas (l=líquido, g=gas).

Motoras Volumétricas Alternativas - Bombas de émbolo1

Rotativas - Bombas rotoestáticas

Turbomáquinas Turbinas hidráulicas1

Aerogeneradores (g) (Máquina axial)

Generadoras Volumétricas Alternativas - Bombas de émbolo

Rotativas - Bombas rotoestáticas

Turbomáquinas Bombas rotodinámicas o centrífugas

(máquina radial) (l)

Ventiladores (g) (Máquina axial)

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DEFINICIÓN DE LAS MÁQUINAS DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES.

Máquina de fluido incompresible (máquina hidráulica) es todo dispositivo que tiene

la capacidad de convertir energía hidráulica en energía mecánica y viceversa. En

el primer caso, las máquinas son motrices (turbinas) y en el segundo caso son

generatrices (bombas).

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

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 es: Hélices marinas.

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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APLICACIÓN DE LAS MAQUINAS DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES

Máquina hidráulica

Vista detallada de una bomba hidráulica.

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.

Clasificación

Bomba de engranajes. Bomba de engranajes.

Bomba de engranajes.

Las máquinas hidráulicas pueden clasificarse atendiendo a diferentes criterios.

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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.

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 émbolo1

Rotativas - Bombas rotoestáticas

Turbomáquinas Turbinas hidráulicas1

Aerogeneradores (g) (Máquina axial)

Generadoras

Volumétricas

Alternativas - Bombas de émbolo

Rotativas - Bombas rotoestáticas

Turbomáquinas

Bombas rotodinámicas o centrífugas

(máquina radial) (l)

Ventiladores (g) (Máquina axial)

Componentes

Bombas

Válvulas de control

Actuadores

Depósitos

Acumuladores

Tuberías y mangueras

Juntas y cierres

Intercambiadores

Fluido hidráulico

Sistemas de filtración

Tornillos

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CONCLUSIÓN

Con la elaboración de este trabajo de investigación, pudimos aprender y conocer

los diferentes tipos de máquinas de fluidos incompresibles, así como comprender

el funcionamiento y las partes de las que están conformadas dichas máquinas.

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

HISTORIA DE LAS MAQUINAS HIDRAULICAS [EN LINEA] DISPONIBLE EN:

http://neetescuela.com/maquina-hidraulica/. 22 agosto de 2015

MAQUINAS HIDRAULICAS [EN LINEA] DISPONIBLE EN:

http://www.revistadyna.com/search/las-maquinas-hidraulicas-y-de-fluidos-a-lo-

largo-de-historia

MAQUINAS HIDRAULICAS [EN LINEA] DISPONIBLE EN:

https://prezi.com/515qfv1taive/clasificacion-de-los-fluidos/

https://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_hidr%C3%A1ulica

http://virtual.uaeh.edu.mx/repositoriooa/paginas/ecuacion_fundamental_de_la_hidr

odinamica/tipos_de_fluidos_y_sus_propiedades.html

https://luciaedithm.wikispaces.com/file/view/Clasificaci%C3%B3n+y+Propiedades+

Flu%C3%ADdos.pdf

APLICACIÓN DE LAS MAQUINAS DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES

https://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_hidr%C3%A1ulica