GENERALIDADES SOBRE LAS MAQUINAS HIDRAULICAS
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SEMANA 3 • 2. Maquinas hidráulicas. – Clasificación de las máquinas hidráulicas. – Maquinas hidráulicas motrices. Descripción. Clasificación. – Maquinas hidráulicas generatrices. Descripción. Clasificación. – Maquinas hidráulicas mixtas. Descripción. Clasificación. CLASIFICACION GENERAL DE LAS MAQUINAS HIDRAULICAS CLASIFICACION DE LAS MAQUINAS HIDRAULICAS • Las Máquinas Hidráulicas se clasifican en tres grandes grupos – Máquinas Hidráulicas Motrices – Máquinas Hidráulicas Generatrices – Máquinas Hidráulicas Mixtas MAQUINAS HIDRAULICAS MOTRICES • Transforman la energía hidráulica latente en el fluido en sus distintas formas, en la energía mecánica • Generalmente la energía mecánica lograda se transformara en movimiento de rotación • Se las conoce genéricamente como Turbinas Hidráulicas MAQUINAS HIDRAULICAS GENERATRICES • Reciben trabajo externo y transforman la energía mecánica recibida en energía hidráulica • Proporcionan al fluido un aumento de su energía potencial, energía cinética o energía de presión • Se las conoce genéricamente como Bombas Hidráulicas MAQUINAS HIDRAULICAS MIXTAS • Transforman una forma de energía hidráulica del fluido en otra forma de energía hidráulica del mismo fluido • Las mismas se fundamentan es principios hidrostáticos o hidrodinámicos • Se las utiliza generalmente para transmitir o transformar la energía mecánica de un sistema en energía mecánica de otro sistema, los mas conocidos son los Eyectores, Acoplamientos Hidrodinámicos y Conversores de Par Hidrodinámicos CLASIFICACION GENERAL DE LAS MAQUINAS HIDRAULICAS MOTRICES CARACTERISTICA FUNDAMENTAL • La característica fundamental de las Maquinas Hidráulicas Motrices, es que las mismas constan de un mecanismo denominado genéricamente como “órgano receptor” que es el responsable de adquirir la energía hidráulica de fluido y transmitirla generalmente como energía mecánica de rotación CLASIFICACION DE LAS MAQUINAS HIDRAULICAS MOTRICES • Las Máquinas Hidráulicas Motrices, comúnmente denominadas TURBINAS, se las pueden clasificar según: – El Grado de Reacción – La Trayectoria del Fluido – Los Aspectos Constructivos GRADO DE REACCION • Las turbinas hidráulicas pueden ser clasificadas según grado de reacción en: – Turbinas de acción – Turbinas de reacción LA TRAYECTORIA DEL FLUIDO • La trayectoria que sigue la partícula de fluido – Turbinas de acción total » Turbinas radiales » Turbinas axiales » Turbinas de flujo mixto o diagonal – Turbinas de acción parcial. » Turbinas de flujo tangencial LOS ASPECTOS CONTRUCTIVOS • Las turbinas hidráulicas pueden ser clasificadas según sus aspectos constructivos – Turbinas Tipo Francis – Turbinas Tipo Kaplan – Turbinas Tipo Pelton – Turbinas Tipo Michell-Banki – Turbinas Tipo Hélice – Turbinas Tipo Deriaz – Turbinas Tipo Tubulares – Turbinas Tipo Bulbo – Turbinas Tipo Straflo TURBINA FRANCIS TURBINA FRANCIS TURBINA KAPLAN TURBINA KAPLAN TURBINA PELTON TURBINA PELTON TURBINA MICHELL-BANKI TURBINA MICHELL-BANKI TURBINA HELICE O PROPELLER TURBINA DERIAZ CLASIFICACION GENERAL DE LAS MAQUINAS HIDRAULICAS GENERATRICES CARACTERISTICA FUNDAMENTAL • La característica fundamental de las Maquinas Hidráulicas Generatrices, es que las mismas constan de un mecanismo denominado genéricamente como “órgano propulsor” que es el responsable de transmitir la energía mecánica al fluido CLASIFICACION DE LAS MAQUINAS HIDRAULICAS GENERATRICES • Por la forma mediante la cual transforman la energía mecánica en energía hidráulica del fluido, las Máquinas Hidráulicas Generatrices se clasifican en: – Bombas rotodinámicas o Turbobómbas – Bombas de desplazamiento positivo o Volumétricas – Bombas de accionamientos especiales BOMBAS ROTODINAMICAS • Las bombas rotodinámicas también son denominadas turbobómbas • La principal característica de las bombas rotodinámicas constituye el órgano propulsor rotativo, que transforma la energía mecánica en energía cinética del fluido • La partícula de fluido que ingresa al cuerpo de la bomba no sigue la misma trayectoria, dirección de la velocidad o aceleración del órgano propulsor o rotor de la bomba • La descarga o caudal entregada por la bomba depende de las características constructivas de la bomba, así como la de las instalaciones hidráulicas a la que está conectado y del numero de revoluciones del órgano propulsor • Las turbobombas requieren de un órgano difusor o recuperador, en la que se transforma la energía hidráulica cinética en energía hidráulica de presión. CLASIFICACION DE LAS TURBOBOMBAS • Las turbobómbas pueden clasificarse de varias maneras atendiendo a diversas características, que pueden ser: – – – – – – – – El tipo del rotor La trayectoria del fluido en el rotor El numero de rotores El numero de entradas de aspiración La forma de transformación de la energía hidráulica cinética en energía hidráulica de presión La posición del eje La velocidad especifica La finalidad o uso TIPO DEL ROTOR • El rotor, órgano propulsor de las bombas rotodinámicas, también denominado impulsor, es esencialmente una pieza cónica o troncocónica dotada de palas o álabes • Pudiendo ser: – Cerrado: consta de un disco al cual se fijan las palas o alabes y una corona exterior circular también sujeta a las palas – Abierto: consta de un disco al cual se fijan las palas o alabes y carecen de corona exterior TRAYECTORIA DEL FLUIDO EN EL ROTOR • Conforme la trayectoria descripta por la partícula del fluido que alcanza el rotor de la bomba, esta se clasifica en: – Bomba Centrifuga o Radial – Bomba Helicocentrífuga – Bomba Helicoidal – Bomba Axial BOMBA CENTRIFUGA • El fluido ingresa paralelamente al eje del rotor y es dirigido por las palas o alabes hacia la periferia del rotor en la dirección radial. • El fluido describe trayectorias contenidas en planos normales al rotor. • Los rotores generalmente poseen palas o alabes de simple curvatura (alabes cilíndricas) BOMBA HELICOCENTRIFUGA • El fluido ingresa al rotor axialmente alcanzando el borde de entrada de los alabes, que es de doble curvatura y abandona el borde de salida de los alabes ligeramente inclinado respecto al eje del rotor • El disco posterior de fijación de los alabes forma un ángulo respecto al eje del la bomba BOMBA HELICOIDAL • El fluido ingresa axialmente al rotor y alcanza el borde de entrada de los alabes casi axialmente; el borde de salida de los alabes del rotor están bastantes inclinadas respecto al eje del rotor; la trayectoria del fluido en el rotor es una hélice cónica • El rotor normalmente es del tipo abierto y la base de fijación de los alabes es con forma de cono; las palas o alabes del rotor son bastantes curvas e inclinadas en relación al eje del rotor BOMBA AXIAL • Las partículas de fluido recorren una trayectoria que se inicia paralelamente al eje del rotor y se transforman en hélices cilíndricas • Los alabes del rotor producen un vórtice forzado que se superpone al flujo axial del fluido NUMERO DE ROTORES • Conforme el numero de rotores montados sobre el mismo eje, las bombas se clasifican en: – Bomba de Simple Etapa – Bomba de Múltiple Etapa BOMBA DE SIMPLE ETAPA • Estas bombas tienen montado sobre el eje un solo rotor • La transmisión de energía al fluido se realiza por tanto en una sola etapa BOMBA DE MULTIPLE ETAPA • Sobre el mismo eje de la bomba se hallan montados varios rotores, todos ellos ubicados en una misma caja dimensionada de modo que el flujo a través de los mismos sea posible • El fluido pasa sucesivamente por los rotores; el paso del fluido por cada rotor o difusor constituye un etapa • El difusor de palas guías generalmente ubicado entre dos rotores consecutivos se denomina distribuidor de la bomba NUMERO DE ENTRADAS DE ASPIRACION • Según la forma como el fluido ingresa al cuerpo del rotor de la bomba, esta se clasifica en: – Bombas de aspiración simple – Bombas de aspiración doble BOMBAS DE ASPIRACION SIMPLE • El rotor de la bomba solo tiene la posibilidad de recibir el fluido por un solo lado BOMBA DE ASPIRACION DOBLE • El rotor tiene forma simétrica respecto al plano normal al eje y la posibilidad de recibir fluido por ambos sentidos • La principal ventaja de este tipo de bombas es el equilibrio axial al que presenta el rotor FORMA DE TRANSFORMACION DE LA ENERGIA • De acuerdo al dispositivo con que cuenta la bomba para la transformación de la energía hidráulica cinética en energía hidráulica de presión, se pueden clasificar en: – Bombas con colector en caracol – Bombas con difusor directriz o palas guías – Bombas con colector tronco cónico Colector Troncocónico POSICION DEL EJE • Conforme la disposición del eje de la bomba, esta puede ser: – De Eje Horizontal – De Eje Vertical BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO O VOLUMETRICAS • Por lo general el órgano propulsor de la bomba comunica energía hidráulica de presión al fluido • La principal característica de las bombas de desplazamiento positivo constituye que la partícula de fluido en contacto con el órgano propulsor de la bomba tiene aproximadamente la misma trayectoria que el órgano propulsor de máquina • En las bombas de desplazamiento positivo existe una relación constante entre la descarga y la velocidad del órgano propulsor de la bomba. CLASIFICACION DE LAS BOMBAS VOLUMETRICAS • Las bombas de desplazamiento o positivo volumétricas pueden ser: – Alternativas: el fluido recibe la acción de fuerzas directamente de un pistón, embolo o diafragma. – Rotativas: el fluido recibe la acción de fuerzas de una o mas piezas rotativas que comunican energía de presión. CLASIFICACION DE LAS BOMBAS ALTERNATIVAS Simplex Simple efecto Múltiplex Pistón o embolo Simplex Doble efecto Alternativas Duplex Simplex Diafragma Múltiplex BOMBAS DE PISTON • SIMPLE EFECTO: el pistón solo acciona en una de sus caras • DOBLE EFECTO: el pistón acciona en ambas caras • SIMPLEX: existe una sola cámara con pistón, émbolo o diafragma. • MULTIPLEX: existe más de una cámara con pistón, émbolo o diafragma. BOMBA DE DIAFRAGMA O MEMBRANA CLASIFICACION DE LAS BOMBAS ROTATIVAS Paletas oscilantes Rotor unitario Deslizantes Flexibles Pistón rotativo Elemento flexible Tornillo simple Rotativas Engranajes Rotores múltiples Rotor lobular Exteriores Interiores Pistones oscilantes Tornillo Dobles Múltiples BOMBA DE ROTOR UNITARIO Y PALETAS DESLIZANTES BOMBA DE ROTOR CON ELEMENTO FLEXIBLE BOMBA DE PISTON ROTATIVO BOMBA DE TORNILLO SIMPLE BOMBA DE TORNILLO DOBLE BOMBA DE ENGRANAJE BOMBA DE ROTOR LOBULAR BOMBAS ESPECIALES MAQUINAS HIDRAULICAS MIXTAS EL EYECTOR ACOPLAMIENTO HIDRORINAMICO CONVERSOR HIDRODINAMICO
