PRODUCCIÓN 3.2 - Solución de problemas

PRODUCCIÓN 3.1 - Formulario

Cavitación

La cavitación o aspiraciones en vacío es un efecto hidrodinámico que se produce cuando el agua o cualquier otro fluido en estado líquido pasa a gran velocidad por una arista afilada, produciendo una descompresión del fluido debido a la conservación de la constante de Bernoulli. Puede ocurrir que se alcance la presión de vapor del líquido de tal forma que las moléculas que lo componen cambian inmediatamente a estado de vapor, formándose burbujas o, más correctamente, cavidades. Las burbujas formadas viajan a zonas de mayor presión e implosionan (el vapor regresa al estado líquido de manera súbita, «aplastándose» bruscamente las burbujas) produciendo una estela de gas y un arranque de metal de la superficie en la que origina este fenómeno.

Cavitación en el impulsor de una bomba centrífuga

Rodete cavitado de una bomba

Otro impulsor de una bomba

Cavitación en una turbina

PRODUCCIÓN 2.3 - Video de bombas

Descripción de bombas

PRODUCCIÓN 2.2 - Ensayo

INTRODUCCIÓN

Las máquinas hidráulicas son transformadores de energía, ya que reciben energía mecánica que puede proceder de un motor eléctrico, térmico, etc., y la convierten en energía que un fluido adquiere en forma de presión, de posición, o de velocidad.

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.

DESARROLLO

BOMBAS:

La bomba es un dispositivo empleado para elevar, transferir o comprimir líquidos y gases. En todas ellas se toman medidas para evitar la cavitación (formación de un vacío), que reduciría el flujo y dañaría a la estructura de la bomba.

Bombas centrífugas  

Las bombas centrífugas, también denominadas rotativas, tienen un rotor de paletas giratorio sumergido en el líquido. El líquido entra en la bomba cerca del eje del rotor, y las paletas lo arrastran hacia sus extremos a alta presión. El rotor también proporciona al líquido una velocidad relativamente alta que puede transformarse en presión en una parte estacionaria de la bomba, conocida como difusor. En bombas de alta presión pueden emplearse varios rotores en serie, y los difusores posteriores a cada rotor pueden contener aletas de guía para reducir poco a poco la velocidad del líquido. En las bombas de baja presión, el difusor suele ser un canal en espiral cuya superficie transversal aumenta de forma gradual para reducir la velocidad.

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.

TURBINAS:

Las turbinas hidráulicas son máquinas motoras que a través de un rotor provisto de alabes o paletas tienen como función transformar la energía cinética y potencial del agua en energía mecánica.

En las turbinas de acción, el agua sale del distribuidor a la presión atmosférica, y llega al rodete con la misma presión; en estas turbinas, toda la energía potencial del salto se transmite al rodete en forma de energía cinética.

En las turbinas de reacción, el agua sale del distribuidor con una cierta presión que va disminuyendo a medida que el agua atraviesa los álabes del rodete, de forma que, a la salida, la presión puede ser nula o incluso negativa; en estas turbinas el agua circula a presión en el distribuidor y en el rodete y, por lo tanto, la energía potencial del salto se transforma, una parte, en energía cinética, y la otra, en energía de presión.

Turbina Francis

Es radial centrípeta, con tubo de aspiración; el rodete es de fácil acceso, por lo que es muy práctica. Es fácilmente regulable y funciona a un elevado número de revoluciones; es el tipo más empleado, y se utiliza en saltos variables, desde 0.5 m hasta 180 m; pueden ser, lentas, normales, rápidas y extra rápidas.

Turbina Kaplan

Las palas del rodete tienen forma de hélice; se emplea en saltos de pequeña altura, obteniéndose con ella elevados rendimientos, siendo las 133 palas orientales lo que implica paso variable. Si las palas son fijas, se denominan turbinas hélice.

Turbina Pelton

Es una turbomáquina motora, de flujo radial, admisión parcial y de acción. Consiste en una rueda (rodete o rotor) dotada de cucharas en su periferia, las cuales están especialmente realizadas para convertir la energía de un chorro de agua que incide sobre las cucharas.

Las maquinas hidraulicas se pueden clasificar de acuerdo a:

Sentido de flujo
El cual puede ser axial, radial o mixto.

Transformación de energía
Según la manera de efectuar la conversión de energía. voluta (simple o doble) o difusor

Velocidad específica
La cual puede ser baja, media o alta
Es una relacion matematica entre tres parametros importantes
N: velocidad de rotacion medida en RPM
H: altura diferencial en metros, para el punto de maxima eficiencia.
Q: caudal medido en metros cúbicos por segundo para el punto de máxima eficiencia

Si se trata de bombas multietapa , H es la altura por etapa.
Si el impulsor es de doble succion, Q es el caudal por cada ojo.

Construcción mecánica
De una pieza o partida por un plano, el cual puede ser horizontal vertical o inclinado.

CONCLUSIONES

Las máquinas hidráulicas se pueden clasificar de acuerdo a mas de un criterio, cada clasificación se enfoca en una característica por eso para tener suficiente información respecto a una bomba o turbina es preciso clasificar también su impulsor o sus impulsores, su carcasa y el material de las piezas, siendo mas importante el impulsor ya que a partir de este se pueden intuir otras características, por ejemplo, si nos encontramos con que una bomba tiene un impulsor cerrado con flujo radial, podemos saber que tiene una velocidad especifica baja y que no es muy apta para líquidos que tengan cuerpos grandes suspendidos, en cambio, si nos encontramos con que una bomba tiene una carcasa partida por un plano horizontal no podemos saber mucho mas al respecto de ella.

BIBLIOGRAFÍA

VIEJO, Z. M., Bombas: Teoría y aplicaciones, Ed. Limusa, Mexico, 1990.

PFLEIDERER, K., Bombas centrifugas y Turbocompresores, Ed. Labor, S. A., España, 1960.

POLO, E. M., Turbomáquinas Hidráulicas, Ed. LIMUSA, México, 1980.

CHURCH, A. H., Bombas y máquinas soplantes centrifugas, Edición Revolucionaria, La Habana, 1966.

MOTT, R. L., Mecánica de Fluidos Aplicada, 4a edición, Ed. Prentice Hall, México, 1996.

http://members.tripod.com/mqhd_ita.mx/u3.htm
CIFUENTE R. (Junio-Julio 2013). Velocidad Específica. M3h, n°57, 2-3.

PRODUCCIÓN 2.1

GLOSARIO DE UNA BOMBA

Álabes: Es la paleta curva de una turbomáquina o máquina de fluido rotodinámica. Forma parte del rodete y, en su caso, también del difusor o del distribuidor. Los álabes desvían el flujo de corriente, bien para la transformación entre energía cinética y energía de presión por el principio de Bernoulli.

Anillos de desgaste: En esta parte de la bomba centrifuga, los anillos de desgaste son colocados para cumplir la función de aislantes al roce o fricción en aquellas zonas en donde se produciría un desgaste debido a las cerradas holguras entre las partes fijas y rotatorias de la bomba centrifuga.

Base: La base de la bomba centrifuga debe estar fijada al suelo. Es en esta parte en la que está atornillada o soldada la bomba centrifuga con el fin de evitar vibraciones que si se produjesen destruirían la bomba. Todo el peso de la bomba descansa sobre esta parte de la bomba.

Bomba: Es una máquina generadora que transforma la energía con la que es accionada en energía del fluido incompresible que mueve. Al incrementar la energía del fluido, se aumenta su presión, su velocidad o su altura, todas ellas relacionadas según el principio de Bernoulli.

Cangilones: Son cada uno de los recipientes atados a la rueda de la noria que nos sirven para hacer girar a la misma por medio del fluido que los impulsa al hacer contacto.

Carcasa: Su función en una bomba centrífuga es convertir la energía de velocidad impartida al líquido por el impulsor en energía de presión. Se pueden clasificar según su construcción, número de pasos, la manera de efectuar la conversión de energía (voluta o difusor) y sus características de succión.

Cojinete: Los cojinetes constituyen el soporte y la guía de la flecha o eje. Esta parte de la bomba centrifuga debe ser elaborada con cuidado ya que es la que permitirá la perfecta alineación de todas las partes rotatorias de la bomba..

Empaque: Su función es evitar que el líquido que se está bombeando fluya hacia afuera a través del orificio por el cual pasa la flecha de la bomba y el flujo de aire hacia el interior.

Estopero: Es una cavidad concéntrica con la flecha donde van colocados los empaques. Hay que tomar en cuenta que en todos los estoperos se tiene que ejercer cierta fuerza para equilibrar la ya existente en el interior de la bomba.

Flecha: Son el eje de todos los elementos que giran en la bomba, transmitiendo así el movimiento giratorio que les está impartiendo la flecha del motor.

Impulsor: Es el corazón de la bomba centrífuga. Recibe el líquido y le imparte una velocidad de la cual depende la carga producida por la bomba.

Turbina: Son máquinas de fluido, a través de las cuales pasa un fluido en forma continua y éste le entrega su energía a través de un rodete con paletas o álabes.

PRODUCCIÓN 1.2

PRODUCCIÓN 1.1

¿Qué son las máquinas hidráulicas?

Una maquina hidráulica es un transformador de energía, ya sea que reciba energía mecánica que pudiera proceder de un motor y la convierta en energía que un líquido adquiere en forma de presión, de posición, o de velocidad o que realice el proceso de forma inversa. A las máquinas que realizan el primer proceso se les conoce como bombas y las del segundo tipo son turbinas.

¿Qué conoces de máquinas hidráulicas?

Son ampliamente utilizadas tanto en la vida diaria como en la industria. Su función es mover un líquido ya sea para transportarlo o para aprovechar la energía del flujo en actuadores como grúas, plataformas, norias, etc.

¿Cuáles han sido tus vivencias?

Desde la niñez hemos observado la función de una bomba en la salida del agua en el hogar y su distribución por toda la casa por medio de tuberías que vienen desde un depósito (tinaco, cisterna, etc.), después con el paso de los años entendimos que existe un sistema similar pero que involucra a toda la ciudad y a todos los sistemas de bombeo, drenaje y presas hidráulicas que existen. Conforme avanzamos en el estudio de la carrera aprendemos más acerca de las bombas y que son aplicadas en una infinidad de lugares.

¿Qué te gustaría saber de las máquinas hidráulicas?

Nos gustaría saber diseñar un impulsor partiendo de una tarea específica para una bomba, también conocer todos los tipos de bombas que existen y saber cuándo se debe utilizar cada una. Finalmente nos gustaría tener el conocimiento de calcular la potencia de una bomba así como poder darles un mantenimiento adecuado.