Introducción-maquinas Hidráulicas_febrero 2015
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA - FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
MÁQUINAS HIDRÁULICAS Febrero de 2015
Fuente: MATAIX, Claudio. Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas. 2 ed. México: Harla, 1982. 660 p.
TURBOMÁQUINAS HIDRÁULICAS. GENERALIDADES1 DEFINICIÓN DE MÁQUINA Una máquina es un transformador de energía. Una máquina absorbe energía de una clase y restituye energía de otra clase o de la misma clase pero transformada
Ejemplos: Un motor eléctrico absorbe energía eléctrica y restituye energía mecánica
Motor eléctrico monofásico Motor eléctrico trifásico http://www.baldor.com/products
Un generador eléctrico absorbe energía mecánica y restituye energía eléctrica
Generadores Eléctricos Portáliles Generador Hidroeléctrica de Itaipú http://www.baldor.com/products http://w4.siemens.de/archiv/images/preview/1978_itaipu.jpg
Un motor de combustión interna recibe energía química y restituye energía mecánica
1 Fuente: MATAIX, Claudio. Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas. 2 ed. México: Harla, 1982. 660 p.
Numerales 18.1 y 18.2
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Motor de un vehículo Ford Motor Vehículo Audi. 525 CV (386 KW) http://www.ford.com.co/pick-ups/f-150#overlay=1249021121861 http://www.audi.com.co/ Una grúa y un torno absorben energía mecánica y restituye energía mecánica
Max. Load capacity 220 t
Telescopic boom 68 m
Lattice boom 37,2 m
Max. Lifting height 108 m
Full counterweight 71 t
http://www.schmidbauer-group.com/company/news/details/archive/2014/oktober/02/news/neu-am-standort-ingo-2.html
http://www.famasa.com/product.php?id=649
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CLASIFICACIÓN DE LAS MÁQUINAS
Las máquinas se clasifican en máquinas de fluido, máquinas-herramientas
2, máquinas eléctricas, etc.
¿Qué es una máquina de fluido? Son aquellas máquinas en que el fluido, o bien proporciona la energía que absorbe la máquina o bien aquellas en que el fluido es el receptor de energía, al que la máquina restituye la energía mecánica absorbida
En toda máquina de fluido hay un intercambio entre energía del fluido y energía mecánica. Ejemplos: El agua que se suministra a una turbina hidráulica posee una energía, sustancialmente de presión, proveniente de la energía geodésica que poseía en el embalse y que la turbina transforma en energía mecánica. El vapor que se suministra a una turbina de vapor posee una energía (expresada, en mayor proporción, por el término entalpía) y el cambio entálpico entre la entrada y la salida del vapor es una medida de la transformación de esta energía en energía mecánica en la turbina. En una bomba centrífuga, la energía mecánica que absorbe del motor de accionamiento se comunica por el rodete al líquido y éste, a la salida, tiene una presión mayor que a la entrada.
Las máquinas de fluido se diseñan de muchas formas y tienen un sin fin de aplicaciones. Ejemplos de máquinas de fluido: Fresa neumática de un dentista que gira a 500.000 rpm Las turbinas Hidráulicas de la central de Itaipú, tipo Francis, de 740 MW cada una Turbina Kaplan. Planta Hidroeléctrica de Guangxi Dahua. 110 MW Las turbobombas de la central de acumulación por bombeo de Vianden (Luxemburgo) de 68.3 MW Las bombas de desplazamiento positivo alternativas para concreto La bomba de lubricación de engranajes externos (o internos) de un motor de combustión Las bombas de desplazamiento positivo rotativas de lóbulos para la industria alimenticia Compresores de aire o gases.
Rodete de una de las turbinas de Itaipú. Brasil –Paraguay. Peso aprox. 300 toneladas
Rodete Kaplan. Planta Hidroeléctrica de Guangxi Dahua. 110 MW
http://www.itaipu.gov.br/index.php?q=pt/ node/370&id_imagem=1581&pagina=5&categoria=0
http://www.tbhic.cn/en/productp.asp?id=8
2 Es incorrecto decir máquinas y herramientas.
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Rotor de 48 toneladas. Turbobombas de 68.3 MW. Planta
hidroeléctrica de Vianden. Bomba para concreto
VIEJO ZUBICARAY, Manuel. Bombas. Teoría, Diseño y Aplicaciones. Segunda Edición. México : Limusa. 1990. 290 p.
http://www.kleingmbh.de/en/quality.htm
Bomba de engranajes externos Bomba de engranajes internos. Tipo Gerotor
Bomba de desplazamiento positivo rotativa de cuatro lóbulos
http://vikingpump.com/en/products/seriesDisplay/fluidPo
wer/hydraulicPumps.html http://vikingpump.com/en/products/serie
sDisplay/internal/gerotor.html
http://www.csidesigns.com/alfalaval/pump-
lit.php
Compresor de aire de pistones JOY Compresor centrífugo Ingersoll Rand http://www.industrialairpower.com/wp-content/uploads/2008/10/joy-wn-compressor.jpg
http://www.ingersollrandproducts.com/eu-es/products/air/centrifugal-air-compressor
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CLASIFICACIÓN DE LAS MÁQUINAS DE FLUIDO
Las máquinas de fluidos se clasifican en máquinas hidráulicas y máquinas térmicas
MÁQUINA HIDRÁULICA: Es aquella en que el fluido que intercambia su energía no varía sensiblemente su
densidad en su paso a través de la máquina, por lo cual en el diseño y estudio de la misma se hace la hipótesis
de que = cte. Un ventilador se considera una máquina hidráulica porque el incremento de presión es inferior a 100 mbar y, entonces, el cambio de densidad es despreciable. Ejemplos: Bombas centrífugas que manipulen cualquier líquido. Bombas de engranajes, bombas de pistones. Turbinas de centrales hidroeléctricas. Ventiladores.
MÁQUINA TÉRMICA: Es aquella en que el fluido en su paso a través de la máquina varía sensiblemente de
densidad y volumen específico, el cual en el diseño y estudio de la máquina ya no puede suponerse constante Ejemplos: Compresores, turbinas de gas, turbinas de vapor
Ventilador Axial. Máquina Hidráulica Bomba de desplazamiento positivo. “sanitary rotary lobe pump”
http://chicagoblowercanada.com/ http://www.grundfos.com/products/find-product/novalobe.html
Rodete turbina hidráulica tipo Kaplan. Turbomáquina Hidráulica
Compresor de Tornillo. Máquina Térmica
http://www.ethistory.ethz.ch/besichtigungen/touren/konjunkturkurven/index_EN/
http://www.gardnerdenverproducts.com
Rotor de una turbina de Vapor. Máquina Térmica Turbina de gas Rolls Royce. Máquina Térmica http://www.ge-energy.com/ http://www.rolls-
royce.com/energy/energy_products/gas_turbines/501/index.jsp
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CLASIFICACIÓN DE LAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS
Las máquinas hidráulicas se clasifican en turbomáquinas y máquinas de desplazamiento positivo Turbomáquinas: Se denominan también máquinas de corriente. En estos equipos los cambios en la dirección y valor absoluto de la velocidad del fluido juegan un papel esencial. El órgano transmisor de la energía (rodete) se mueve siempre con movimiento rotativo. El principio de funcionamiento de las turbomáquinas es la ecuación de Euler. Máquinas de desplazamiento positivo: Son también llamadas máquinas volumétricas, el órgano intercambiador de energía cede energía al fluido o el fluido a él en forma de energía de presión creada por la variación de volumen. Los cambios en la dirección y valor absoluto de la velocidad del fluido no juegan papel esencial alguno. El órgano transmisor de la energía puede moverse tanto con movimiento alternativo como con movimiento rotativo (según el tipo de máquina). El principio de funcionamiento de estas máquinas es el principio del desplazamiento positivo. Las turbomáquinas y máquinas de desplazamiento positivo se subdividen en motoras y generadoras. Las primeras absorben energía del fluido y restituyen energía mecánica; mientras que las segundas absorben energía mecánica y restituyen energía al fluido (puede hacerse un símil con los motores y generadores eléctricos, donde el fluido es la energía eléctrica).
Bomba Centrífuga Multietapa. Turbomáquina Hidráulica generadora
Rodete de turbina hidráulica tipo Deriaz. Turbomáquina motora
http://www.atb.com.mx/producto/0102/Bombas+ centrifugas+Grundfos+horizontales+multietapas+CM%2CCME.html
http://www.mhi.co.jp/en/products/detail/water_turbine_for_power_generation.html
Ventilador Flujo Mixto. Turbomáquina Hidráulica generadora
Ventilador Centrífugo. Turbomáquina Hidráulica generadora
http://www.howden.com/en/Products/AxialFans/default.htm http://www.cincinnatifan.com/centrifugal-pbs.htm
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Bomba de Engranajes Internos. Máquina de Desplazamiento Positivo generadora
Bomba de Pistones de acción directa. Fluido motor: vapor Máquina de Desplazamiento Positivo generadora (para el caso del agua) y
motora (para el caso del vapor) http://vikingpump.com/en/products /seriesDisplay/internal/univSeal.html
http://www.ddl-ltd.com/steam_pumps.php
Bomba de desplazamiento positivo rotativa de tres lóbulos Máquina generadora
Motor Hidráulico de desplazamiento positivo de engranajes externos. Máquina motora
http://www.gpmpump.com/prod_ssp_series_s_images_large_vert_open.htm
http://www.boschrexroth.com/