Maquinas Hidraulicas.docx

LABORATORIO DE HIDRAULICA

GUSTAVO ADOLFO JAIMES VEGA CODIGO: 1121622

NESTOR FABIAN ISCALA SANTIAGO CODIGO 1121611

MAQUINAS HIDRAULICAS GRUPO B

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER CUCUTA, 2019

INTRODUCCION En el siguiente informe podremos apreciar los diferentes elementos que conforman el taller de hidráulica de la universidad francisco de paula Santander el cual consta de diferentes componentes:         

Bombas centrifugas Bomba de ariete Motobombas Turbinas Pelton Turbina Francis caudalimetros Bomba de vacío Bombas industriales Bombas de engranaje

Los cuáles serán utilizados en las diferentes practicas durante el curso de máquinas hidráulicas.

OBJETIVOS General: 

Conocer los diferentes elementos del laboratorio de hidráulicas de la universidad francisco de paula Santander.

Específicos:   

Diferenciar los tipos de bombas con las que cuenta el laboratorio de hidráulicas. Comprender el funcionamiento de las turbinas Pelton y Francis. Identificar los elementos que componen las bombas y turbinas.

LABORATORIO DE HIDRAULICAS En el laboratorio de hidráulica de la universidad francisco de paula Santander podemos encontrar diferentes sistemas para realizar experimentos, los cuales constan de los siguientes elementos: Bombas: Bomba de engranajes:

La bomba de engranajes funciona por el principio de desplazamiento; un piñón es impulsado y hace girar al otro en sentido contrario. En la bomba, la cámara de admisión, por la separación de los dientes, en la relación se libera los huecos de dientes. Esta depresión provoca la aspiración del líquido desde el depósito. Los dientes llenados transportan el líquido a lo largo de la pared de la carcasa hacia la cámara de impulsión. En la cámara los piñones que engranan transportan el líquido fuera de los dientes e impiden el retorno del líquido. Por lo tanto, el líquido de la cámara tiene que salir hacia el receptor, el volumen del líquido suministrado por revolución se designa como volumen suministrado (cm3/rev).

Bomba de embolo o de pozo:

En una "bomba aspirante", un cilindro que contiene un pistón móvil está conectado con el suministro de agua mediante un tubo. Una válvula bloquea la entrada del tubo al cilindro. La válvula es como una puerta con goznes, que solo se abre hacia arriba, dejando subir, pero no bajar, el agua. Dentro del pistón, hay una segunda válvula que funciona en la misma forma. cuando se acciona la manivela, el pistón sube. Esto aumenta el volumen existente debajo del pistón, y, por lo tanto, la presión disminuye. La presión del aire normal que actúa sobre la superficie del agua, del pozo, hace subir el líquido por el tubo, franqueando la válvula-que se abre- y lo hace entrar en el cilindro. Cuando el pistón baja, se cierra la primera válvula, y se abre la segunda, que permite que el agua pase a la parte superior del pistón y ocupe el cilindro que está encima de éste. El golpe siguiente hacia arriba hace subir el agua a la espita y, al mismo tiempo, logra que, entre más agua en el cilindro, por debajo del pistón. La acción continúa mientras el pistón sube y baja. Una bomba aspirante es de acción limitada, en ciertos sentidos. No puede proporcionar un chorro continuo de líquido ni hacer subir el agua a través de una distancia mayor a 10 m. entre la superficie del pozo y la válvula inferior, ya que la presión normal del aire sólo puede actuar con fuerza suficiente para mantener una columna de agua de esa altura. Una bomba impelente vence esos obstáculos.

Bomba centrifuga:

Bomba centrífuga. Es un tipo de Bombas hidráulica que transforma la energía mecánica de un impulsor rotatorio llamado rodete en energía cinética y potencial requeridas. El fluido entra por el centro del rodete, que dispone de unos álabes para conducir el fluido, y por efecto de la fuerza centrífuga es impulsado hacia el exterior, donde es recogido por la carcasa o cuerpo de la bomba, que por el contorno su forma lo conduce hacia las tubuladuras de salida o hacia el siguiente rodete

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TURBINA DE FRANCIS.

Son conocidas como turbinas de sobrepresión por ser variable la presión en las zonas del rodete, o de admisión total ya que éste se encuentra sometido a la influencia directa del agua en toda su periferia. También se conocen como turbinas radiales-axiales y turbinas de reacción El distribuidor está compuesto de aletas móviles para regular el caudal de agua que conduce al rodete. El agua procedente de la tubería forzada entra perpendicularmente al eje de la turbina y sale paralela a él. Para regular el caudal de agua que entra en el rodete se utilizan unas paletas directrices situadas en forma circular, y cuyo conjunto de denomina distribuidor. Se utiliza en sitios de muy diversas alturas de caída de agua y caudales. Esta

turbina se puede utilizar en un gran rango de saltos y caudales de agua, es la más versátil. Algunas pueden variar el ángulo de sus palas durante su funcionamiento. Consideraremos la siguiente clasificación, en función de la velocidad específica del rodete, cuyo número de revoluciones por minuto depende de las características del salto. – Turbina Francis lenta. Para saltos de gran altura (alrededor de 200 m o más). – Turbina Francis normal. Indicada en saltos de altura media (entre 200 y 20 m) – Turbinas Francis rápidas y extra rápidas. Apropiadas a saltos de pequeña altura (inferiores a 20 m). Componentes de una turbina Francis. La relación de componentes fundamentales, considerando como referencia, siempre que ello sea factible, el sentido de circulación del agua por la turbina, es el siguiente. – Cámara espiral. – Distribuidor. – Rodete. – Tubo de aspiración – Eje. – Equipo de sellado del eje de turbina. – Cojinete guía de turbina. – Cojinete de empuje.

Cámara espiral de una turbina Francis. Está constituida por la unión sucesiva de una serie de virolas tronco-cónicas, cuyos ejes respectivos forman una espiral. Desde el acoplamiento con la tubería forzada, donde el diámetro interior de la virola correspondiente alcanza su valor máximo, la sección interior, circular en la mayoría de los casos, va decreciendo paulatinamente hasta la virola que realiza el cierre de la cámara sobre sí misma, cuyo diámetro interior se reduce considerablemente. Esta disposición se conoce como el caracol de la turbina, en el que, debido a su diseño, se consigue que el agua circule con velocidad aparentemente constante y sin formar torbellinos, evitándose pérdidas de carga. Distribuidor de una turbina Francis. El distribuidor propiamente dicho, está formado por un determinado número de palas móviles, cuyo conjunto constituye un anillo que está situado concéntricamente y entre las mismas cotas en altura que el ante distribuidor, descrito al exponer la cámara espiral, siendo, en definitiva, camino continuado del agua en su recorrido hacia el centro de la turbina

Anillo de distribución. Con sus movimientos, en sentido de apertura o cierre total o parcial, hace girar a todas y cada una de las palas directrices, por medio de palancas de unión entre éste y la parte superior de cada uno de los ejes respectivos de aquellas. El giro conjunto y uniforme de las palas directrices, permite variar la sección de paso de agua a través del distribuidor

Rodete de una turbina Francis. Está unido rígidamente a la parte inferior del eje de la turbina, en situación perfectamente concéntrica con el distribuidor, ocupando el espacio circular que éste delimita. Consta de un núcleo central, alrededor del cual se encuentra dispuesto un número determinado de palas de superficie alabeada, aproximadamente entre 12 y 21, equidistantemente repartidas y solidarias al mismo, formando pieza única en bloque por fundición o soldadura, es decir, sin uniones ni fijaciones accesorias. Las patas están unidas entre sí, por su parte externa inferior, mediante una llanta o banda que hace cuerpo con las mismas. Unos anillos de acero, anillos

intersticiales, colocados a presión sobre el núcleo y la llanta, perfectamente centrados, realizan el cierre hidráulico al girar muy próximos a los escudos superior e inferior respectivamente.

BANCOS DE MOTOBOMBAS CONVENCIONALES.

En el laboratorio de hidráulica se cuentan con varios bancos de prueba de motobombas convencionales donde podemos observar su gran variedad de usos y podemos comprender mejor su funcionamiento. Una motobomba es un dispositivo utilizado para mover fluidos como líquidos, lodos e incluso gases. Las motobombas desplazan un volumen por la acción física o mecánica. Un error muy común acerca de las motobombas es pensar que crean la presión, cuando realmente no lo hacen por sí solas, sino que sólo desplazan el líquido provocando un flujo. El hecho de añadir resistencia al flujo es la auténtica causa de la presión. Las motobombas se dividen en cinco grupos principales: ascensión directa, desplazamiento, velocidad, flotabilidad y las motobombas de gravedad. Sus nombres describen el método que usan para mover los fluidos. El principio de funcionamiento de una motobomba es igual al de cualquier bomba hidráulica normal, consiste en transformar la energía mecánica en energía cinética El funcionamiento de una motobomba centrífuga consiste en un rotor de paletas giratortio que se encuentra sumergido en el líquido. El líquido entra a la bomba

axialmente desde la tubería de aspiración hasta el centro del rotor (rodete) el cuál es accionado por un motor, las paletas (alabes) lo impulsan hacia afuera en dirección radial haciendo que gane energía y adquiriendo velocidad. Los álabes del rodete ejercen sobre el líquido un movimiento de rotación, de este modo el fluido es proyectado hacia al exterior debido a la fuerza centrífuga, de forma que abandonan el rodete hacia la voluta a gran velocidad, aumentando su presión en el impulsor según la distancia al eje. La elevación del líquido se produce por la reacción entre éste y el rodete sometido al movimiento de rotación; en la voluta se transforma parte de la energía dinámica adquirida en el rodete, en energía de presión, siendo lanzados los filetes líquidos contra las paredes del cuerpo de bomba y evacuados por la tubería de impulsión. El uso que se le da a la bomba de agua es para poder incrementar la presión del agua añadiendo fuerza a la instalación hidráulica, para mover cierto líquido de una zona de menor presión o altura a otra de mayor presión o altitud. Componentes de la motobomba convencional El motor es la unidad de impulso para la bomba. En algunos casos, un motor impulsado a gas puede hacer funcionar la bomba. Para el uso del hogar, los motores eléctricos son los que impulsan las bombas de agua. El motor está instalado en una base que lo mantiene en su lugar de forma segura. El cable de electricidad conecta el motor a una fuente de electricidad, como el enchufe eléctrico de una pared o la caja de un interruptor. En un extremo del motor se encuentra el árbol motor, que enciende la bomba. Este extremo también posee una cubierta de metal con agujeros marcados en ella para sostener el armazón de la bomba. Clasificación de las motobombas convencionales 

Motobombas de superficie. Estas bombas nos permiten sacar agua de pozos, depósitos o aljibes de hasta 7 metros de profundidad.

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Motobombas sumergibles. Preparadas para la inmersión a partir de los 7 metros de profundidad. Son la solución para extraer agua de zonas profundas, donde una bomba de superficie no es capaz de aspirar.

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Grupo de presión. Indicadas para aumentar la presión para el riego o abastecimiento doméstico. Se ponen en marcha de forma automática al abrir el grifo o la toma de agua.

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Achique. Evacuan y trasvasan agua limpia o sucia. Algunas bombas de achique incluyen un sistema que pone en marcha y detiene la bomba, en función del nivel de agua, para impedir su trabajo en seco.

BOMBAS DE ARIETE

es una bomba hidráulica cíclica que utiliza la energía cinética de un golpe de ariete sobre un fluido para subir una parte de ese fluido a un nivel superior. No necesita por lo tanto aporte de otra energía exterior. Esto y su sencillez la hace adecuada para lugares remotos donde no hay acceso a energía eléctrica o motores de otro tipo. Mediante un ariete hidráulico, se puede conseguir elevar parte del agua de un arroyo o acequia a una altura superior. También se puede emplear para riego por aspersión. El ariete hidráulico es un sistema de construcción sencilla y su rendimiento energético es de cerca del 70%. El funcionamiento del dispositivo es bastante simple y de fácil manejo. El agua se acelera a lo largo del conducto hasta alcanzar una determinada velocidad que hace que se cierre la válvula A, entonces se crea una fuerte presión, ejercida por el agua que se encuentra en movimiento y es detenida de golpe, así permite la apertura de la válvula B y pasa agua al depósito, hasta que se equilibran las presiones; Se abre la válvula A y el ciclo se repite una y otra vez. El agua pasa a golpes de ariete al depósito, pero sale de este con continuidad ya que el ariete funciona de uno a dos ciclos por segundo. La cámara de aire del depósito es fundamental para su funcionamiento. Para asegurar la permanencia de esta cámara de aire se usa el inclusor de aire que incorpora unas pocas burbujas en cada ciclo. El inclusor de aire es un pequeño orificio de 1,5 a 2 mm de diámetro, con un alambre de cobre que pasa por él con cierta holgura, para permitirle a la cámara de aire tomar alguna burbuja en cada golpe de ariete y mantener la presión en la cámara de aire. Por supuesto, también saldrá una pequeña cantidad de agua en cada golpe de ariete. Pero si no hay cámara de aire que actúe como amortiguadora del golpe de ariete, este mismo rompería el dispositivo y dejaría de funcionar.

BOMBAS INDUSTRIALES.

Las Bombas de Agua con Motor o Motobombas, se utilizan para grandes propósitos y siempre están alimentadas por Gasolina u otro tipo de combustible.

Su funcionamiento depende de este motor y la ventaja es que tiene una autonomía mayor según el tanque de combustible, el tipo de motor, entre otros. Cuando una Bomba de Agua es accionada eléctricamente, es decir, está conectada a un tomacorriente o se carga, se le llama Electrobomba. En esta clase de Bombas de Agua, también podemos incluir las Bombas Centrífugas, Bombas Periféricas, entre otras. Puede que inclusive existan Bombas de Agua impulsadas con ejes, o poleas, y no están conectadas directamente a un motor que las haga funcionar, pero el eje o la polea si deben ser impulsados con algún motor, por eso, al final serán o Motobombas o Electrobombas. Podemos decir a manera general que una Bomba de Agua, está compuesta de:  Carcasa o Armazón  Una Entrada y una Salida  Impulsor, Rotor o Rodetes  Sellos, Retenedores y Anillos  Eje Impulsor  Cojinetes o Rodamientos  Panel de Control  Motor Es lo básico como para entender el tema, pero pueden contener, tuercas, o´rings, tapones, acoples, ventilador, capacitor, cables, entre otros.

Carcasa o Armazón: Es simplemente, el cuerpo en el que está recubierta en su mayoría, su mecanismo de avance de los líquidos a traspasar. Generalmente debe ser anticorrosión, en acero inoxidable o hierro fundido si no es sumergible. Entrada y Salida: Como es obvio, debe existir un hueco o entrada por donde pase el fluido, y luego una salida del mismo Impulsor, Rotor o Rodetes: Es el dispositivo que se usa para poder impulsar el fluido contenido en la carcasa. Pueden ser de tipo aspas, álabes, etc, la idea es que impulsen el fluido. Sellos, Retenedores y Anillos: Es todo lo que hace que la Bomba selle de manera correcta permitiendo cierta compresión interna. Eje Impulsor: Como también es obvio, es un eje que sostiene el impulsor para que gire sobre él. Cojinetes o Rodamientos: Para sostener adecuadamente el Eje Impulsor Panel de Control: Para accionar la Bomba de Agua, puede contener switches o botones para realizar su encendido, parada, entre otras. Motor: Es el dispositivo que permite mover el Eje y a su vez el impulsor para que el fluido pueda pasar de un lado a otro. Dependiendo de la potencia del mismo,

podrá movilizar más agua en el menor tiempo posible. El motor puede contener otras piezas especiales, como ventilador, bobina, imanes, etc. En lo práctico estas son las piezas que hacen que el Funcionamiento de una Bomba de Agua sea el adecuado.

CONCLUSIONES El laboratorio de hidráulica consta de equipamientos que nos permiten realizar diferentes experimentos en los cuales podremos apreciar los diferentes comportamientos de los fluidos y de las bombas y turbinas.