Difusores

Efecto Venturi.

Un difusor es un dispositivo que aumenta la presión de un fluido. Es una tobera inversa

por lo tanto el área de entrada es menor que el área de salida y por consiguiente la

velocidad se disminuye dentro del difusor. La transferencia de calor es muy pequeña y

despreciable, por esto se consideran como adiabáticos. Debido a los cambios que hay en

la velocidad el cambio en la energía cinética es bastante apreciable y como el fluido

experimenta poco o ningún cambio en la elevación la energía potencial es despreciable

Los difusores variables son válvulas que cambian su sección de paso cuando se

modifican las propiedades del fluido que las cruza. Los carburadores son las máquinas

que los utilizan con mayor frecuencia aunque sirven también en otros mezcladores.

Un difusor variable tiene una sección convergente, la garganta y una sección divergente.

El fluido es subsónico y la presión del gas o de la mezcla de gases, se expande en la

sección convergente, alcanzado el mayor vacío relativo en la garganta. Un mecanismo

externo que puede ser una campana de vacío o un fuelle, utiliza la presión de vacío para

mover la puerta del difusor.

Los difusores variables son autómatas que obedecen a la velocidad del fluido medida con

el número de Mach. Como la forma física del difusor difícilmente puede ser un tubo venturi

perfecto siempre existirán pérdidas por contracción del chorro.

Lo más interesante de este mecanismo es que si se conoce la forma como varían los

coeficientes de perdidas, él es un sensor de la velocidad del flujo de peso.

Fórmulas

Aire. Si R es la relación de presiones:

F = (5 * (R^(-10/7) - R^(-12/7)))^.5

Metano.

F = ((6+2/3) * (R^(-20/13) - R^(-23/13)))^.5

donde F es una función del número de Mach y el flujo

m = K*F*S

donde K es el producto de la densidad y la velocidad del sonido en las condiciones de

referencia y S la sección recta de paso en la garganta.

Las fórmulas se calcularon con los coeficientes de dilatación adiabática (también llamados

exponentes adiabáticos) 1.4 y 1.3 para el aire y para el metano.

Se trata de una pieza que va colocada en una altura un poco por debajo del eje de giro de

las ruedas traseras y un poco por detrás del mismo. La parte de delante lleva una especie

de rampa inclinada a ambos lados de atrás hacia delante y hacia abajo, y en el centro una

especie de V con una inclinación más suave. Esto provoca un efecto que se produce por

diferencia de presiones en los lados de un cuerpo cuando se acerca al suelo, denominado

"efecto suelo". En la Fórmula 1 normalmente está motivado por un efecto que descubrió

Giovanni Battista Venturi (efecto Venturi) y que consiste en que cuando un fluido es

canalizado y en ese canal por donde pasa se produce un estrechamiento, el fluido pasa a

mayor velocidad por ese estrechamiento disminuyendo en el mismo la presión,

produciéndose una especie de succión.

TOBERAS

Una tobera es un dispositivo que incrementa la velocidad de un fluido a la vez que

disminuye su presión. Las toberas, al igual que el tubo venturi, puede utlizarse para medir

el flujo volumétrico en ductos. Un difusor es un dispositivo que trabaja a la inversa de una

tobera: aumenta la presión de un fluido a la vez que disminuye su velocidad.

Las toberas pueden ser convergentes o divergentes dependiendo de si se trata de fluidos

subsónicos o supersónicos.

Tobera de un cohete.

Una tobera es un dispositivo que convierte la energía potencial de un fluido (en forma

térmica y de presión) en energía cinética. Como tal, es utilizado en turbomáquinas y otras

máquinas, como inyectores (dispositivo utilizado para bombear fluidos). El aumento de

velocidad que sufre el fluido en su recorrido a lo largo de la tobera es acompañado por

una disminución de su presión y temperatura, al conservarse la energía.

Tobera De Laval

De Laval estudió el flujo supersónico en toberas y resolvió el problema de aceleración

máxima dentro de la tobera llegando al diseño de toberas con sección convergente-

divergente en las que se logra un flujo sónico M = 1 (M = número de Mach) en la garganta

para posteriormente expandir la tobera y lograr flujos supersónicos M > 1.

Estas toberas deben tener una expansión adecuada para evitar la generación de ondas

de choque o de contracción dentro del flujo.

La tobera es la encargada de convertir energías, adaptando las presiones y velocidades

de los gases eyectados. La tobera que usan los cohetes experimentales se denomina De

Laval y los flujos que recorren dicha tobera se consideran compresibles al moverse a

velocidades supersónicas, por lo que, las diferentes secciones transversales, producen

durante el avance de los gases, variaciones en la densidad y en la velocidad del fluido.

Todo ello está supuesto para condiciones de flujo isoentrópico, es decir, condiciones

adiabáticas y sin rozamiento. En la práctica, no existe la condición de flujo isoentrópico

ideal, por lo que se aplica un coeficiente de rendimiento que ajusta el cálculo.

La ley de la conservación de la energía se encarga de aumentar la velocidad en el cono

de salida, no por cumplimiento de la dinámica de fluidos, ya que aquí aparecen como

compresibles, sino por la conservación del producto «Velocidad x Temperatura».

Estudio matemático de la tobera ideal

Idealmente las transformaciones del fluido en una tobera cumplirían las siguientes

condiciones:

Son isoentrópicas (se trataría de un proceso reversible, sin pérdidas), y por tanto

adiabáticas (no hay una transmisión de calor del fluido a la tobera o al exterior).

Se mantendría en régimen estacionario (con lo cual, el flujo másico de fluido

(compresible) que se desplaza a lo largo de la tobera permanecería constante todo

a lo largo de la misma).

Por tanto se deben cumplir en cualquier punto de la tobera las siguientes dos condiciones:

(1)

donde h es la entalpía y c la velocidad del fluido.

(2)

donde G es el gasto másico en cualquier punto (constante); ρ, la densidad del fluido en

ese punto; y A, la sección de paso en ese mismo punto.

De las anteriores ecuaciones se deduce que:

(3)

donde a es la velocidad del sonido:

(4)

donde Cp y Cv son las capacidades caloríficas del fluido a presión y volumen contantes,

respectivamente; p es la presión del fluido en ese punto.

La ecuación (3) nos puede dar una indicación del perfil que debe tener la tobera. Si se

desea que la velocidad del fluido aumente a lo largo de ella, se debe cumplir que dc>0.

Entonces:

Si c<a (lo que ha de ocurrir al principio, en que el fluido empieza teniendo poca

velocidad), entonces dA<0, es decir: mientras la velocidad sea menor que la del

sonido, para que el fluido siga acelerándose, la sección ha de ir disminuyendo. Es

lo que se denomina la parte convergente de la tobera.

Si c>a ( esto ocurrirá si el fluido se acelera lo suficiente como para superar la

velocidad del sonido), entonces dA>0. Es decir, si el fluido supera la velocidad del

sonido, para que siga acelerándose, la sección de la tobera ha de ser creciente.

Es lo que se denomina la parte divergente de la tobera.

Entre la parte convergente y divergente de una tobera, existe un punto en que se

cumple que dA=0 (la sección permanecería constante) y en ese punto,

denominado garganta de la tobera, la velocidad del fluido es la del sonido c=a (se

entiende que para ese fluido en esas condiciones).

Las conclusiones son que para empezar la aceleración de un fluido, la tobera

necesariamente ha de ser convergente en su primera sección, pero si se quiere que la

velocidad del fluido supere la del sonido, debe tener una segunda sección divergente. En

el punto entre ambas secciones, llamado garganta de la tobera, la velocidad del fluido es

la del sonido.

Suponiendo que el fluido cumple la Ley de los gases ideales ( )

podríamos obtener la velocidad en cada punto de la tobera en función de la presión,

según la ecuación:

(5)

A partir de la ecuación anterior, podríamos hallar cuál debe ser la presión en la garganta

de la tobera:

(6)

donde es la presión inicial del fluido a la entrada de la tobera y γ es característica del

fluido en cuestión. De este modo se puede determinar el valor de la presión en la

garganta para cualquier fluido. Por ejemplo:

Para el aire:

Para el vapor de agua seco:

Tipos de tobera

Una tobera de rociada o boquilla pulverizadora es un dispositivo empleado para dividir un

liquido en gotitas. Las aplicaciones de estas toberas son numerosas y variadas, y en

consecuencia, se emplea un gran numero de modelos. Todas las toberas de rociada

pueden clasificarse en alguno de los tipos siguientes:

Toberas de presión

Toberas giratorias o rotativas

Toberas atomizadoras por gas

Toberas de Presión

En las que el liquido esta a presión y se divide por su inherente estabilidad y su choque

con la atmósfera, o bien por su choque con otro chorro o con una placa fija.

Las toberas de presión son e general relativamente sencillas, pequeñas y poco costosas y

consumen por lo general menos potencia que otros tipos. Pueden emplearse con todos

los líquidos que contengan una viscosidad menor que unos 300 a 500 seg. Saybolt y que

no contengan partículas sólidas mayores que los pasajes de la tobera.

Toberas de cono hueco

Las toberas de presión tienen un campo de aplicación muy vasto y se encuentran en el

comercio en una gran variedad de modelos y tamaños. La mas común es la llamada de

cono hueco y en ella se alimenta el liquido a una cámara por pasajes tangenciales o por

una espiral fija, de modo que adquieran rápido movimiento de rotación. El orificio esta

colocado en el eje de la cámara de remolinos y el liquido sale en una lamina con forma de

cono hueco que luego se divide en gotas. En la figura 1.1.1. se representan tres modelos

de estas toberas. Dichas toberas se construyen con orificios de 0.5 mm (0.02'') a 51 mm

(2'') de diámetro, con gastos de derrame correspondientes de 0.038 a mas de 760 l/min.

Los tamaños mayores se emplean para los estanques de enfriamiento, para lavar grava y

arena, airear agua, etc., y suelen trabajar a presiones relativamente bajas. Las toberas

mas pequeñas se emplean para el secado por pulverización, los lavadores y los

humidificadores de aire, los quemadores de petróleo, la absorción de gases, etc., y suelen

funcionar con presiones algo mas altas. Como en las toberas de presión la capacidad de

una tobera dad es casi proporcional a la raíz cuadrada de la presión, salvo a presiones

extremadamente altas a las cuales los rozamientos limitan la descarga o derrame. Las

presiones de trabajo no suelen ser superiores a 21 kg./cm.2, salvo en casos especiales,

como la pulverización de leche, en la que se emplean presiones de 70 a 490 kg./cm2.

Para un diseño dado de tobera, la descarga a presión constante es aproximadamente

proporcional al área del orificio, aunque en este no corra el liquido llenándolo totalmente.

La descarga o derrame no varia mucho con la viscosidad del fluido, hasta que esta sea

mayor de 10 veces la del agua. El ángulo comprendido en el cono de rociada suele

aumentar con la presión lentamente hasta un máximo y luego disminuye, pero depende

en gran parte de las proporciones de la tobera. Una espiral con un paso corto, produce

una rociada de cono ancho, mientras que inversamente, una espiral de paso grande da

una de cono cerrado. El ángulo puede ser de 15 a 135 grados, pero no siempre resulta

posible la obtención de toberas comerciales que nos den el ángulo deseado cuando la

presión y el gasto de derrame son también fijos. Las toberas de cono cerrado tienden a la

producción de un cono macizo mas bien que uno hueco.

Toberas de cono macizo

Esta tobera es una modificación de la de cono hueco y se emplea cuando se desea

abarcar por completo una superficie fija. Se emplea en ciertas aplicaciones de lavado,

para enfriar y airear agua, y para otros fines en que resulte ventajoso la distribución

especial mas que uniforme. En la figura 1.1.2. puede verse la construcción y

funcionamiento de una tobera típica de cono macizo. La tobera es en esencia una de

cono hueco a la que se le ha añadido un chorro axial que choca contra el liquido en

rotación justamente en el orificio. La división del liquido se debe en gran parte a este

choque y a la turbulencia resultante. El fluido parece salir del orificio en forma de gotas

mientras que en la de cono hueco suele observarse por lo general una lamina cónica

corta que luego se rompe en gotitas fuera del orificio. Para obtener una distribución

espacial uniforme es necesario diseñar la tobera de modo que exista una proporción

adecuada entre la cantidad de liquido alimentado al chorro central, la cantidad del que se

hace girar y el tamaño del orificio. Normalmente, es mayor la cantidad de liquido que se

puede hacer girar que la del chorro axial. Puede conectarse una tubería independiente de

alimentación para el chorro central, de modo que puedan mezclarse íntimamente dos

líquidos o un liquido y un gas. Esto frecuentemente resulta útil en ciertas aplicaciones

químicas.

El ángulo comprendido en el cono macizo es función del diseño de la boquilla y es casi

independiente de la presión. Varias toberas comerciales de cono macizo producen conos

con ángulos comprendidos que van de 30 a 100 grados. Con un diseño especial puede

conseguirse una rociada de cono macizo sin chorro central con ángulo comprendido tan

grande como 100 grados.

Las toberas de cono macizo no suelen encontrarse en el comercio en tamaños tan

pequeños como las del cono hueco, pero los tamaños corrientes tienen gastos de

derrame que van desde menos de 3.8 l/min. hasta varios centenares de litros por minuto.

Toberas de abanico

Un tercer modelo de tobera de presión es la llamada de abanico. Por medio de cortes

fresados o canales en la cara posterior de la placa del orificio, y a veces de un orificio

alargado, o por medio de dos chorros inclinados, se hace que el fluido salga en lamina de

forma de abanico que luego se rompe en gotitas. En la figura 1.1.3. pueden verse algunas

toberas de tipo abanico típicas. Debido a la tensión superficial, los bordes de la lamina

están por lo general limitados por corrientes macizas o cuernos, en particular en los

tamaños mas pequeños, que pueden comprender entre una cuarta parte y la mitad de la

cantidad total de liquido pulverizado. Esas corrientes se rompen en corrientes más

gruesas que la lamina central. Los cuernos no suelen ser tan acusados en los tamaños

mayores, ni para ángulos comprendidos por la rociada inferiores a unos 50 grados. Las

toberas de abanico son útiles cuando se desea distribuir el liquido siguiendo una línea

determinada, como sucede cuando se lava, se limpia, se recubre o se enfría un material

en un proceso continuo. El ángulo del abanico es de 10 a 130 grados en las toberas

normalizadas y sus capacidades oscilan entre 0.38 y 76 l/min.

Toberas de choque

Otro tipo de tobera utilizada para ciertos fines especiales es el de choque. Se hace chocar

a una corriente maciza de liquido a presión contra una superficie fija o contra otra

corriente análoga. Mediante una orientación y una forma adecuada de la placa o variando

el tamaño y la dirección de las dos corrientes de fluidos es posible obtener un cono hueco

o una lamina en forma de abanico o de disco. Con toberas de choque es posible producir

gotas de tamaños mas uniformes que con otros tipos de toberas de presión, si se

mantiene la corriente laminar. En estos últimos tipos es extremadamente difícil conseguir

la corriente laminar debido a sus piezas esenciales interiores. Por el contrario, los orificios

de las toberas de choque pueden proyectarse para que produzcan flujo laminar si se

toman las precauciones apropiadas y se aplican a operaciones continuas como el lavado

de gases y a reacciones químicas entre un liquido y un gas en las que los tamaños mas

uniformes de las gotas conducen en total a una economía a pesar del mayor costo de las

toberas. Las pequeñas toberas de choque como la de la figura 1.1.4. suelen usarse en el

humidificador de aire.

Toberas de “niebla” para extinguir incendios

Hay en el mercado varias toberas especiales de rociada para extinguir incendios,

especialmente los producidos en petróleos y sus aceites. Corrientemente son de presión

diseñados para producir una densa capa o “niebla” de gotas de agua relativamente

pequeñas. Su efecto extintor se debe primordialmente al enfriamiento de los gases

quemados por su contacto con las gotas de agua y principalmente por la evaporación de

dichas gotas. Se consume una cantidad de agua relativamente pequeña, en comparación

con la gastada por las mangueras ordinarias. Por lo que reducen la inundación y el

esparcimiento consiguiente de los líquidos en llamas. Comúnmente se emplea un cabezal

o distribuidor múltiple de rociadas que comprende varias toberas de alguno de los tipos

corrientes. Sirve ello para producir pequeñas gotas y formar además una manta de

rociado de un volumen relativamente grande. Estas toberas trabajan a presiones de 3.5 a

14 kg./cm², y descargan hasta 760 l/min.

Toberas Rotativas

La parte fundamental de una tobera rotativa es un disco o una copa generalmente

conectado directamente a un motor eléctrico. El liquido que se pulveriza se alimenta bajo

presión al centro del disco rotativo. Se emplean diversos modelos de discos, con el fin de

mejorar las características de la rociada. A menudo se ponen aletas a la periferia del

disco, o se montan independientemente a corta distancia de ella, para facilitar la

dispersión o eliminar algunas de las gotas mas grandes. La tobera rotativa es

particularmente útil para pulverizar o rociar líquidos viscosos, lechadas, y líquidos que

contengan partículas sólidas que obstruirían otras toberas; se emplea también en algunos

lavadores de aire, en pequeños aparatos para humedecer aire y en los quemadores de

petróleo para uso domestico. El liquido pulverizado es lanzado en todas las direcciones en

el plano del disco, y esto es a menudo un inconveniente. La velocidad del disco, depende

de la aplicación y del tamaño de la tobera y varia entre unos cuantos cientos y varios

miles de r.p.m. La cantidad de liquido pulverizado se controla fácilmente entre limites

extensos. Los pequeños aparatos solo rocían unos litros por hora para humedecer aire,

en tanto que los grandes funcionan con un gasto de derrame de 378 l/min. El tamaño de

las gotas producidas se modifica cambiando la velocidad de rotación y dicho gasto, siendo

las grandes velocidades y los bajos gastos los que dan gotas mas pequeñas. Las toberas

rotativas necesitan por lo general mas potencia para funcionar que las de presión, para

una aplicación determinada. Esto se debe probablemente a las perdidas por rozamientos

entre el disco y el liquido, y entre este y el aire. Y además, a menudo hay que usar una

bomba para suministrar liquido al disco. Las toberas rotativas son relativamente grandes y

costosos y no suelen emplearse en los casos en que pueden aplicarse las de presión.

Toberas Atomizadoras

El liquido se pulveriza por su choque con una corriente de gas a gran velocidad,

generalmente de aire o vapor. El liquido puede alimentarse bajo presión por la carga

hidráulica debida a su densidad o por aspiración por el efecto del inyector de la corriente

de gas. El contacto entre el liquido y el gas, puede tener lugar completamente fuera de la

tobera dentro de una cámara en la cual sale el liquido pulverizado por un orificio. La forma

de la nube de rociado se controla variando la forma del orificio en los tipos de mezcla

interna y por medio de chorros auxiliares de gas en el mezcla externa.

El motor cohete termoquímico

Una de las aplicaciones que tienen las toberas es precisamente en este motor. Los

motores cohetes termodinámicos pueden dividirse en dos según el combustible utilizado:

propulsante (o propelente) liquido y de propulsante sólido (Ver figura 1.4.1.)

Este motor cohete de propulsante a liquido (Ver figura 1.4.2.) funciona así: El comburente

y el combustible se bombean a través de la placa de inyectores a la cámara de

combustión, donde se efectúa esta a grande presión. Los gases de combustión a alta

presión y alta temperatura se expanden a medida que fluyen por la tobera, y como

resultado salen de esta a gran velocidad. El cambio de cantidad de movimiento que

implica este aumento de velocidad, da lugar al empuje hacia adelante (reacción

propulsiva) ejercida sobre el vehículo.

ESTRANGULADOR HIDRÁULICO

El estrangulador hidráulico es un útil utilizado en el mantenimiento de redes de fluidos.

Se utiliza para la estrangulación de tuberías de polietileno (PE) con la finalidad de

interrumpir provisionalmente el paso del fluido durante las maniobras llevadas a cabo por

los equipos de intervención.

Se compone de un soporte base compuesto por un rodillo fijo provisto con dos tirantes

y un rodillo móvil, un puente estrangulador y un gato hidráulico para su accionamiento.

Se suministra con topes, seleccionables según el diámetro y espesor (SDR), los cuales

limitan el estrangulamiento de los tubos dentro de las tolerancias especificadas al efecto

(cumple las especificaciones de la normativa técnica EM-M44-E, Parte 2, del Grupo Gas

Natural).

Durante las operaciones realizadas con el estrangulador, no deben quitarse en ningún

caso estos topes limitadores.

ESTRANGULADOR 30 Tm E-08

El estrangulador hidráulico está constituido por los siguientes componentes:

Figura 1: Conjunto general estrangulador hidráulico

Siendo:

1 Puente estrangulador

2 Gato hidráulico

3 Topes estrangulador

4 Conjunto soporte base

5 Rodillo móvil

PROCEDIMIENTO OPERATIVO DE UTILIZACIÓN

Operaciones preliminares:

Una vez preparada la zona de intervención, situar el soporte base del estrangulador en

la parte inferior del tubo de PE a estrangular provisionalmente.

Figura 2: Distancias de pinzamiento recomendadas

La zona de tubo a estrangular debe de estar libre de cualquier otro tipo de intervención

que se hubiera realizado previamente, así como alejada de conexiones o derivaciones a

la red.

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

Especificaciones generales.

Utilización : Estrangulación de tuberías de polietileno

Rango de utilización y capa- SDR 11 90-110-160-200

cidad de estrangulación : SDR 17,6 90-110-160-200

Accionamiento : Hidráulico; a través de palanca manual.

Carrera hidráulica máxima : 165 mm

Carrera mecánica máxima : 113,5 mm

Medidas de seguridad : Válvula de sobrepresión, tarada a su máxima presión

de trabajo.

Tipo de aceite : SAE 10 (Shell Fluid AW46 o equivalente).

Capacidad del depósito : 1300 cm3

Pesos : Soporte base : 28 Kg

Puente con gato : 30,5 Kg

Total : 58,5 Kg

INYECTORES

VALVULAS

Válvulas hidráulicas.

Las válvulas en hidráulica tienen varios cometidos, según la funcionalidad que tengan se

les denomina de una manera u otra, además de esto, se las puede subclasificar. Por este

motivo, se ha diseñado una sección exclusivamente para explicar todas las válvulas y sus

diferentes categorías.

Para empezar vamos a clasificarlas:

1. Válvulas distribuidoras. Son las encargadas de dirigir el flujo según nos convenga.

También pueden influir en el arranque de receptores, como pueden ser los cilindros; y

gobernar a otras válvulas.

2. Válvulas de presión. También llamadas válvulas limitadoras de presión. Se les llama

de esta forma porque limitan la presión de trabajo en el circuito, limitan la presión de la

bomba y pueden funcionar como elemento de seguridad. Dependerá de la

subclasificación.

3. Válvulas de cierre. Este tipo de válvula tiene como objetivo impedir el paso de fluido

hacia un sentido, mientras permite la libre circulación de fluido en el sentido contrario al

obstruido.

4. Válvulas de flujo. Cuando deseamos variar la velocidad de un actuador, cilindro, etc,

recurriremos siempre a las válvulas de flujo.

Como ya hemos avanzado, cada categoría se puede subclasificar más todavía, algo que

hacemos desde esta sección.

Tipos de Válvulas

Las válvulas pueden clasificarse según diferentes características:

Por la operatividad del obturador de la válvula

La forma como se desplaza el obturador define la geometría y modo de funcionamiento de

la válvula.

• Lineales (válvulas de movimiemto lineal):

El vástago de la válvula empuja el obturador mediante un movimiento lineal directo.

La mayoría de estas válvulas estan actuadas por un actuador lineal o multigiro (también

de movimiento lineal).

Generalmente las válvulas lineales pasan a ser de tipo multigiro cuando en vez de ser

operadas por un actuador, lo son de forma manual.

• Multigiro (válvulas de movimiemto lineal):

El obturador se desplaza siguiendo un movimiento lineal

provocado por el empuje que hace su eje al girar sobre una rosca.

La operación es lenta, pero permite posicionar de forma precisa y

estable el obturador, requesito en algunas válvulas de control.

Pueden ser operadas manualmente o mediante un actuador tipo multigiro.

Tipos de válvulas: válvula anular, válvula de compuerta, válvula de

diafragma, válvula de globo, válvula de cono fijo, válvula de aguja,

válvula tipo pinch.

• Cuarto de giro (válvula rotativa):

El obturador y eje tienen un giro de 0º a 90º desde la posición totalmente abierta a

cerrada. Son válvulas de rápida obertura.

Pueden ser operadas manualmente o mediante un actuador tipo cuarto-de-giro.

Tipos de válvulas: válvula de bola, válvula de mariposa, válvula tipo plug, válvula esférica.

Por la funcionalidad de la válvula

• Control: Regular la presión / caudal.

• Cierre por sobrevelocidad del fluido.

(como por ejemplo cierre de la válvula en caso de rotura de la tubería aguas abajo).

• Protección a sobrepresiones.

• Prevenir el retorno del fluido (válvula de retención o antiretorno).

• Servicio de abrir/cerrar.

Por la naturaleza y condiciones físicas del fluido

• Bajas/Altas temperaturas.

• Presiones altas.

• Riesgo de cavitación.

• Características corrosivas del fluido.

• Fluidez/viscosidad: Gas, líquido, sólidos.

• Requerimientos higiénicos (industria alimentaria, farmaceutica,...).

• Riesgo de explosión o inflamabilidad (industria química, petroquímica,...).

Otras formas de clasifición de las válvulas

• Nivel de fugas admisible.

• Conexión a la tubería.

• Una única dirección del fluido o bidireccional

• Número de puertos/entradas: la mayoría de las válvulas tienen dos puertos, uno de

entrada y otro de salida. Algunas aplicaciones pueden tener una configuración

multipuerto, pueden ser entonces válvulas de tres o de cuatro vias.

• Angulo que forma el puerto de entrada y salida de la válvula.

• Proceso de fabricación: mecano-soldada o fundición, recubrimientos.

Neumática e Hidráulica – Válvulas Hidráulicas 

CONTROL DIRECCIONAL PARA ACCIONAR CILINDROS HIDRÁULICOS

El fluido que así  circula por el sistema hidráulico, evidentemente debe ser dirigido

convenientemente a los diversos cilindros, actuadores, o motores, de acuerdo a las

exigencias y secuencias del trabajo que se deba realizar.

Para la finalidad antes mencionada se emplean las válvulas direccionales. de las cuales la más

elemental es la válvula de dos, tres y cuatro vías .

VÁLVULA DE TRES VÍAS.

Esta es la primera de las válvulas que cambia la orientación de la corriente del fluido. En esta

válvula como su nombre; lo indica, hay tres bocas de conexión o "puertas", la primera por

donde entra la presión desde la bomba , la segunda que se comunica con el cilindro hidráulico

y la tercera que es la conexión hacia el tanque o retorno . En la fig. 7.1 se muestra un corte

de una válvula de tres vías en las dos  posiciones en que aquella trabaja como  A y B, en una

de esas posiciones la corredera o husillo permite comunicar la puerta de entrada de presión

con la salida del cilindro, mientras bloquea el retorno al tanque, en la segunda

posición, o sea con la corredera situada en el otro extremo la misma bloquea ahora la entrada

de presión y conecta el retorno a tanque con el cilindro.

En una válvula de dos posiciones, una de ellas se logra mediante un resorte que mantiene la

corredera en una posición extrema, la posición se logra por una señal de mando, que puede

ser, manual, mecánica, eléctrica o por piloto hidráulico o neumático, que al producirse

provocan el eslizamiento del husillo al lado opuesto, venciendo la tensión del resorte al

comprimirlo.

Esta válvula se emplea para controlar el accionamiento de cilindros de simple efecto yémbolos

buzo , cuyo retorno se efectúa por la acción de un resorte a cargas exteriores que no requiere

retorno hidráulico.

VÁLVULAS DE CUATRO VÍAS DOS POSICIONES.

Cuando se trata de gobernar cilindros hidráulicos de doble efecto, o motores hidráulicos que

requieren control direccional de flujo en ambos sentidos de circulación , debe aplicarse una

válvula de cuatro vías. En esta unidad existen cuatro bocas de conexión , la primera

conectada a la entrada de presión , la segunda conectada al tanque y las dos restantes

conectadas respectivamente a ambas caras del cilindro de doble efecto que deben gobernar. 

En la válvula de cuatro vías , dos posiciones ,  como su nombre lo indica, la corredera o husillo

estará únicamente situada en cualquiera de ambas posiciones extremas, vale decir, a un lado

o al otro .

Cuando la válvula no este actuada, la presión P se comunica con la cara 1 del cilindro mientras

que la cara 2 se encuentran conectada a la descarga del tanque T. Al invertir la posición del

husillo ,  tal como observamos en la fig. 7.2 , también se invierten las conexiones y ahora la

presión P está conectada a la cara 2 del cilindro mientras que la 1 se conecta a la descarga T.

 

En la Fig. 7.2, se ve el corte esquemático de una válvula de cuatro vías, dos posiciones,

mostrándose el conexionado interno del cuerpo.

Para el dibujo de los circuitos hidráulico, y permitir su fácil lectura , se ha adoptado un sistema

de símbolos de acuerdo a lo indicado por el USA Standard Institute ( conocido como USASI).

Los esquemas propuestas par este instituto difieren ligeramente de los propuestos por el Joint

Industrial Comitee , conocido como JIG.

A continuación, aplicaremos en nuestras descripciones los símbolos USASI .

En la Fig. 7-2 . se ve claramente como se genera la simbología para representar a una válvula

de

cuatro vías, dos posiciones. En la parte A se muestra el corte esquemático de la válvula con su

corredera en sus posiciones a toda derecha y toda izquierda respectivamente. En la parte B la

figura muestra mediante la representación simbólica el conexionado que se opera en el

interior del cuerpo de la válvula , al  cambiar la corredera de posición dibujando dos cuadros

que al anexionarse como se muestra en la parte C del mismo dibujo , nos representan a la

válvula con sus dos conexionados posibles. Para completar el símbolo, otros pequeños

rectángulos se dibujan en cada costado con el fin de indicar el tipo de comando empleado

para gobernar la válvula .

VÁLVULA DE CUATRO VÍAS TRES POSICIONES (Ver Fig. 7.3 ).

Este es el tipo más popular y más conocido de válvulas de cuatro vías .Aquí, la corredera ,

aparte de tener dos posiciones extremas,  también puede permanecer detenida en el centro

mismo del cuerpo

de la válvula, mediante un sistema de centrado por resorte  o retención de bolilla u otro medio

de retención mecánica.

Símbolo gráfico completo de una válvula de cuatro vías  tres posiciones , accionada a doble

solenoide y centrada por medio de resortes  .

En este tipo de válvula, cuando la misma NO ESTA ACTUADA, la corredera se encuentra

situada en su posición central. Al actuarse sobre la válvula el mando correspondiente a un

extremo y al otro, la corredera se deslizará en un sentido o en el otro .

Es necesario destacar que el sistema de conexionado de las bocas o " puertas" de la válvula

de cuatro vías en. el cuerpo de la misma es SIEMPRE EL MISMO cualquiera sea el fabricante

que la manufactura. las puertas vienen marcadas SIEMPRE P T A y B. El símbolo de esta

válvula es esencialmente idéntico al símbolo de una válvula de cuatro vías, dos posiciones con

la salvedad que se ha adicionado un tercer cuadrado entre los otros dos, y por tal razón al

encontrarse en una posición central simboliza la posición central de la corredera, que es la

TERCERA posición.

Además, el símbolo se completa adicionando en ambos extremos los rectángulos

correspondientes para señalar que tipo de actuación se emplea para gobernar la válvula , de

acuerdo lo visto anteriormente en el párrafo anterior.

Creemos conveniente llamar la atención al lector sobra algunos pequeños detalles con

referencia a la mejor manera de atender a la simbología de la representación esquemática: de

las válvulas de distribución de dos y tres posiciones, tanto en las válvulas de TRES VÍAS

cuanto a las válvulas de CUATRO VÍAS .

1) Todas las conexiones de un bloque símbolo hacia el circuito externo deberá ser hecha de

manera que solamente un bloque diagrama de la válvula, como se ve en la Fig. 7.4 A este

conectada al circuito . Es incorrecto dibujar algunas de las líneas a un bloque y otras en el otro,

como se indica en la Fig. C.

2) Se observará que un bloque de flechas, que indican los conexionados internos de la válvula

son dos rectas paralelas, ese bloque indica el conexionado de la válvula NO ACTUADA o si es

de solenoide , con el mismo DESENERGIZADO.  Por tal razón, el otro bloque muestra las

flechas cruzadas y representa las conexiones internas de la válvula cuando la misma ha sido

energizadas o está actuada. Esto es absolutamente validos tanto para las válvulas de tres y

cuatro vías, que sean de DOS POSICIONES,

3) Cuando se trata de una válvula de cuatro vías , tres posiciones , o sea que tiene la

corredera

deslizante una posición central, que corresponde a la válvula NO ACTUADA, el bloque central

muestra el conexionado interno del cuerpo de la válvula. ESTE CONEXIONADO ES FUNCIÓN

DEL TIPO DE CORREDERA, y sobre este asunto volveremos más adelante. 

4) En una válvula de dos posiciones las líneas de conexión deberán ir al bloque más alejado

del actuador, para mostrar la condición que no ESTA ACTUADA, El usó correcto está dibujado

en la Fig. A, mientras que la incorrecto se muestra en la Fig. B Y C.

5) La válvula puede dibujarse con las conexiones de línea cuando la misma se encuentra

actuada ,

La clasificación de las válvulas utilizadas en las obras hidráulicas puede hacerse

según el tipo de obra hidráulica:

Presas y centrales hidroeléctricas

o Válvulas para descarga de fondo en presas, por ejemplo del tipo

Howell-Bunger.

o Válvulas disipadoras de energía

o Válvulas para regular el caudal en una toma

o Válvulas para regular la entrada de agua a la turbina

o Válvulas tipo aguja

Acueductos

o Válvula tipo mariposa

o Válvula tipo compuerta

o Válvula tipo esférico

o Válvulas antirretorno

o Válvula de pie

o Válvula de disco autocentrado

Sistemas de riego

o Válvulas para hidrantes

o Válvulas antirretorno

o Válvulas de pie

Válvula de bola en hastelloy

Válvula de compuerta en acero inoxidable

Válvula de compuerta en acero inoxidable ¿sin volante?

Válvula antirretorno en hastelloy

Válvula de bola en duplex

Válvula de compuerta en inconel

Válvula antirretorno tipo wafer en acero inoxidable

Válvula antirretorno en inconel

Válvula de bola en acero inoxidable

Cast iron Válvula tipo mariposa en acero fundido

Válvula de compuerta criogénica en 254 SMO

El interior de una válvula antirretorno de clapeta oscilante en inconel

Duplex

-valves-The-Alloy-Valve-Stockist.JPG

Válvulas de bola en duplex

Válvula de compuerta criogénica en operación

Válvula de bola en super duplex

Válvula antirretorno en inconel

Interior de una válvula antirretorno tipo wafer en hastelloy

Válvula antirretorno de clapeta

Obturador de una válvula antirretorno

Válvula antirretorno

Pernos para válvulas

Válvula tipo mariposa en material fundición ductil

Muelles de inconel para válvulas antiretorno

Bola para una válvula de bola en titanio

Sifón

Un sifón está formado por un tubo, en forma de "U" invertida, con uno de sus extremos

sumergidos en un líquido, que asciende por el tubo a mayor altura que su superficie,

desaguando por el otro extremo. Para que el sifón funcione el orificio de salida debe estar

más abajo de la superficie libre (h2 debe ser mayor a h1 en la figura) pues funciona por

gravedad, y debe estar lleno de líquido ya que esa conectividad permite que el peso del

líquido en la rama del desagüe sea la fuerza que eleva el fluido en la otra rama.

El sifón ya era conocido por los romanos que lo utilizaban en sus acueductos.

Aplicaciones

En instalaciones hidráulicas en edificios

La aplicación más común de los sifones es en los desagües de los aparatos sanitarios

(fregaderos, lavabos, inodoros, etc.), para evitar que el mal olor de las materias en

putrefacción del alcantarillado salga por el orificio de desagüe de los aparatos. El modelo

más clásico (y el que mejor funciona hidráulicamente) consiste en un tubo en forma de "S"

tumbada, de manera que, al desaguar, se llena la primera curva del tubo y la segunda

actúa como un sifón, vaciando la primera hasta que el nivel de agua baja y entra algo de

aire. En este momento, el sifón deja de funcionar y retrocede el agua que está en la parte

ascendente entre las dos eses, llenando la primera curva del tubo y aislando el desagüe

de los gases de la cañería.

También se pueden llevar todos los desagües a un sifón común, llamado "bote sifónico".

En aparatos electrodomésticos

La toma de lejía y suavizante de las lavadoras suele ser un sifón. El suavizante está en su

cubeta y no alcanza la parte superior del sifón, pero cuando se abre la válvula de entrada

de agua, el nivel sube, comenzando el sifonamiento, que no se interrumpe hasta haber

vaciado el depósito de suavizante.

Como descargador de seguridad en canales

Aprovechando las características hidráulicas de los sifones, estos son más eficientes que

los vertederos libres para descargar el agua que, por alguna maniobra equivocada aguas

arriba, podría desbordarse de un canal provocando cuantiosos daños a las estructuras,

por ejemplo, de canales de riego.

Para atravesar depresiones en el terreno

En esta aplicación en realidad se utiliza lo que comúnmente se llama sifon invertido. Si

un canal se encuentra a su paso con una depresión del terreno natural que obligaría a

construir un terraplén muy elevado o un puente, muy frecuentemente es más conveniente

interrumpir el canal con un tubo en forma de "U", atravesando así la depresión y

retomando luego el canal cuando el terreno vuelve a tener una cota adecuada. En este

caso el funcionamiento hidráulico se basa simplemente en el "principio de los vasos

comunicantes". El problema más importante es que en la parte inferior del sifón puede

haber una presión hidráulica elevada, lo que requiere tuberías reforzadas, capaces de

resistirla. A menudo es más barato hacer el puente (como hacían los romanos en los

acueductos)

Para alimentar surcos de riego

Es un sistema bastante utilizado puesto que permite retirar el agua desde el canal

terciario de riego sin dañar el canal mismo, que generalmente es de tierra. Generalmente

estos sifones son de polipropileno (PP) flexible, de un diámetro de entre 50 y 80 mm (2" y

3").

AMPLIFICADOR HIDRAULICO

Bombas hidráulicas

Una maquina hidráulica es un transformador de energía, esto es, recibe energía mecánica

que puede proceder de un motor eléctrico, térmico, etc., y la convierte en energía que un

fluido adquiere en forma de presión, de posición, o de velocidad.

Otra definición puede ser: máquina hidráulica (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 la estructura

de la bomba

Para una mayor claridad, buscando una analogía con las maquinas eléctricas, y por el

caso especificó del agua, una bomba seria un generador hidráulico.

Es conveniente no confundirse con la función que realiza una turbina, ya que la turbina

realiza una función inversa al de una bomba, esto es, transforma energía de un fluido en

energía mecánica.

Clasificación de las máquinas hidráulicas

Las bombas o maquinas hidráulicas se clasifican según dos consideraciones generales

diferentes:

Las que toman en consideración características de movimiento de líquidos y

La que se basa en el tipo o aplicación específica para los cuales se ha diseñado la

bomba. El uso de estos dos métodos de clasificación de bombas puede despertar gran

interés en una gran cantidad de aplicaciones.

A continuación se muestra una clasificación de los diversos tipos de bombas que puede

ser útil para tener una idea más clara de las clases y tipos de estas.

Clase Tipo

Centrifuga

Voluta

Difusor

Turbina regenerativa

Turbina vertical

Flujo mixto

Flujo axial

Rotatoria

Engranes

Alabes

Leva y pistón

Tornillo

Lóbulo

Bloque de vaivén

Reciprocante

Acción directa

Potencia

Diafragma

Rotatoria - Pistón

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.

El rotor debe ser cebado antes de empezar a funcionar, es decir, debe estar rodeado de

líquido cuando se arranca la bomba. Esto puede lograrse colocando una válvula de

retención en el conducto de succión, que mantiene el líquido en la bomba cuando el rotor

no gira. Si esta válvula pierde, puede ser necesario cebar la bomba introduciendo líquido

desde una fuente externa, como el depósito de salida. Por lo general, las bombas

centrífugas tienen una válvula en el conducto de salida para controlar el flujo y la presión.

En el caso de flujos bajos y altas presiones, la acción del rotor es en gran medida radial.

En flujos más elevados y presiones de salida menores, la dirección de flujo en el interior

de la bomba es más paralela al eje del rotor (flujo axial). En ese caso, el rotor actúa como

una hélice. La transición de un tipo de condiciones a otro es gradual, y cuando las

condiciones son intermedias se habla de flujo mixto.

Los tipos de bombas centrifugas:

Volute

Diffuser

Regenerative-turbine

Vertical-turbine

mixed-flow

axial-flow (propeller)

Estos seis tipos de bombas centrifugas, pueden ser Single-stage o multi-stage.

Características de la Bombas Centrifugas

La figura muestra la sección axial de un compresor centrífugo de tres escalonamientos de

presión, con las denominaciones de los diferentes elementos de que está constituida la

máquina.

A Cubierta inferior

B Cubierta superior

C Tapa del cojinete

D Mitad inferior del cojinete

E Mitad superior del cojinete

F Tapa del agujero de engrase

G Anillo de engrase

H Anillo de retención de aceite

I Rodete

J Tuerca del rodete

K Árbol

L Manguito del árbol

M Tapa del prensaestopas (mitad)

N Pernos del prensaestopas

O Aros de cierre de la cubierta

P Aros de cierre del rodete

Q Anillo linterna

R Platos de acoplamiento

S Collar de empuje

R Pernos y tuercas del acoplamiento

U Bujes del acoplamiento

V Extremo de la caja prensaestopas

Bombas rotatorias

En resumen una bomba rotatoria, es una maquina de desplazamiento positivo, dotada de

movimiento rotativo.

Estas bombas se clasifican en dos grupos:

Según el órgano desplazador

Maquinas de Émbolos

Maquinas de engranajes

Maquinas de paletas

Según la variedad del Caudal

Maquinas de desplazamiento fijo

Maquinas de desplazamiento variable

Tipos de bombas rotatorias

Bomba de leva y pistón

Bomba de engranajes exteriores

Bomba de dos lóbulos

Bomba de tres lóbulos

Bomba de cuatro lóbulos

Bomba de tornillo simple

Bomba de doble tornillo

Bomba de triple tornillo

Bomba de paletas oscilantes

Bomba de paletas deslizantes

Bomba de bloque deslizante

Bombas reciprocantes

Las bombas están formadas por un pistón que oscila en un cilindro dotado de válvulas

para regular el flujo de líquido hacia el cilindro y desde él. Estas bombas pueden ser de

acción simple o de acción doble. En una bomba de acción simple el bombeo sólo se

produce en un lado del pistón, como en una bomba impelente común, en la que el pistón

se mueve arriba y abajo manualmente. En una bomba de doble acción, el bombeo se

produce en ambos lados del pistón, como por ejemplo en las bombas eléctricas o de

vapor para alimentación de calderas, empleadas para enviar agua a alta presión a una

caldera de vapor de agua. Estas bombas pueden tener una o varias etapas. Las bombas

alternativas de etapas múltiples tienen varios cilindros colocados en serie.

Las bombas reciprocantes son unidades de desplazamiento positivo descargan una

cantidad definida de liquido durante el movimiento del pistón o embolo a través de la

distancia de carrera. Sin embargo, no todo el líquido llega necesariamente al tubo de

descarga debido a escapes o arreglo de pasos de alivio que puedan evitarlo.

Despreciando estos, el volumen del liquido desplazado en una carrera del pistón o embolo

es igual al producto del área del pistón por la longitud de la carrera.

Tipo de bombas reciprocantes

Existen básicamente dos tipos de bombas reciprocantes; las de acción directa, movidas

por vapor y las bombas de potencia. Pero existen muchas modificaciones de los diseños

básicos, construidas para servicios específicos en diferentes campos. Algunas se

clasifican como bombas rotatorias por los fabricantes, aunque en realidad utilizan un

movimiento reciprocantes de pistones o émbolos para asegurar la acción de bombeo.

Bombas de acción directa. En este tipo, una varilla común de pistón conecta un pistón de

vapor y uno de líquido o embolo. Las bombas de acción directa se construyen, simples

(un pistón de vapor y un pistón de liquido, respectivamente), y duplex (dos pistones de

vapor y dos de liquido).

Las bombas de acción directa horizontales simples y duplex, han sido por mucho tiempo

apreciadas para diferentes servicios, incluyendo la alimentación de calderas en presiones

de bajas y medianas, manejo de lodos, bombeo de aceite y agua, y muchos otros. Se

caracterizan por la facilidad de ajuste a la columna, velocidad y capacidad, tiene una

buena eficiencia a lo largo de una extensa región de capacidades.

Las bombas de embolo, se usan para presiones mas altas que los tipos de pistón. Al igual

que todas las bombas reciprocantes, las unidades de acción directa tienen un flujo de

descarga pulsante.

Bombas de potencia. Estas tienen un cigüeñal movido por una fuente externa,

generalmente un motor eléctrico-, banda o cadena. Usualmente se usan engranes entre el

motor y el cigüeñal para reducir la velocidad de salida del elemento motor. Cuando se

mueve a velocidad constante, las bombas de potencia proporcionan un gasto casi

constante para una amplia variación de la columna, y tiene buena eficiencia.

El extremo líquido, que puede ser del tipo de pistón o embolo, desarrolla una presión

elevada cuando se cierra la válvula de descarga. Por esta razón, es práctica común el

proporcionar una válvula de alivio para la descarga, con objeto de proteger la bomba y su

tubería. Las bombas de acción directa, se detienen cuando la fuerza total en el pistón del

agua iguala a la del pistón de vapor; las bombas de patencia desarrollan una presión muy

elevada antes de detenerse.

Las bombas de potencia se encuentran particularmente bien adaptadas para servicios de

alta presión y tiene algunos usos en la alimentación de calderas, bombeo en líneas de

tuberías, proceso de petróleos y aplicaciones similares. Las bombas de potencia de alta

presión son generalmente verticales pero también se constituyen unidades horizontales.

Bombas de tipo potencia de baja capacidad. Estas unidades se conocen también como

bombas de capacidad variable, volumen controlado y de ;proporción ;. Su uso principal es

para controlar el flujo de pequeñas cantidades de líquido para alimentar calderas, equipos

de proceso y unidades similares.

La capacidad de estas bombas depende de la longitud de carrera, esta usa un diafragma

para bombear el liquido que se maneja, pero el diafragma esta accionado por un embolo

que desplaza aceite dentro de la cámara de la bomba. Cambiando la longitud de la

carrera del embolo se varia el desplazamiento del diafragma.

Bombas de tipo diafragma. La bomba combinada de diafragma y pistón generalmente se

usa solo para capacidades pequeñas. Las bombas de diafragma se usan para gastos

elevados de líquidos ya sean claros o conteniendo sólidos. También son apropiados para

pulpas gruesas, drenajes, lodos, soluciones ácidas y alcalinas, así como mezclas de agua

con sólido que puedan ocasionar erosión. Un diafragma de material flexible no metálico,

puede soportar mejor la acción erosiva y corrosiva de las partes metálicas de las bombas

reciprocantes. La bomba de roció de diafragma de alta velocidad y pequeño

desplazamiento esta provista de una solución de tipo discoidal y válvulas de descarga. Ha

sido diseñada para manejar productos químicos.

Limitación de la altura se succión de una bomba centrifuga

Entre los factores más importantes que afectan la buena operación o funcionamiento de

una bomba centrífuga, están las condiciones existentes en la succión. Alturas de succión

exageradas, por regla general, reduce la capacidad de funcionamiento y la eficiencia de la

bomba centrífuga y puede originar serio problemas o dificultades debido a la presencia del

fenómeno de cavitación.

Por mucho tiempo se considero y se sigue considerando que 4.6 metros al nivel del mar,

manejando agua limpia a 15.6º c es la altura máxima de succión conveniente para un

buen funcionamiento de la bomba centrífuga, sin embargo en la actualidad se dice que

una bomba centrífuga es capaz de trabajar correctamente con alturas de succión mayores

a 4.6 metros si tales alturas han sido fijadas convenientemente.

Por el hecho de considerar de tanta importancia los límites de succión es porque los

fabricantes de bombas centrífugas construyen curvas límites de altura de succión para

cada bomba en particular, deduciendo estas en forma experimental.

La razón para tanto interés en limitar la altura de succión es la influencia tan decisiva que

tiene esta, tanto en el gasto elevado como en la eficiencia de la bomba, tal como se ha

comprobado por la experiencia y cuyos resultados han sido consignados en la siguiente

tabla.

Altura de succiónGasto ( Lts /

segundo )

Eficiencia mecánica

(%)

4.6 44.3 77

5.5 43.2 76

6.4 33.1 66

73 24.3 65

8.25 15.8 49

Estos datos nos indican, sin lugar a duda, la gran reducción tanto en el gasto como en la

eficiencia mecánica que da una bomba centrífuga a medida de que se aumenta la altura

de succión y enfatiza la necesidad de tener la altura de succión correcta, si se desea

obtener el gasto necesario y la mayor eficiencia posible.

Pero no solo la eficiencia de la bomba se ve afectada, si ni también la estructura física de

la bomba se ve perjudicada debido a la cavitación.

Cavitación

Es el fenómeno provocado cuando el liquido bombeado se vaporiza dentro del tubo de

succión o de la bomba misma, debido a que la presión de ella se reduce hasta ser menor

que la presión absoluta de saturación del vapor de liquido a la temperatura de bombeo.

Motores para bombas

Probablemente se han usado en las bombas toda clase de motores y fuentes de potencia,

con algún tipo de transmisión de potencia, cuando es necesario. Una bomba pude ser

accionada por:

Motores eléctricos.

Turbinas de vapor.

Turbinas de gas.

Turbinas hidráulicas.

Turbinas de expansión de gas.

Motores de gasolina.

Motores de diesel.

Motores de gas.

Motores de aire.

Los medios para la transmisión de potencia del motor a la bomba incluyen coples

flexibles, engranes, bandas planas o V, cadenas, así como acoplamientos hidráulicos y

magnéticos o engranes.

Aplicaciones de las máquinas hidráulicas

Las bombas de desplazamiento positivo o reciprocantes son aplicables para:

Gastos pequeños

Presiones altas

Líquidos limpios.

Las rotatorias para:

Gastos pequeños y medianos

Presiones altas

Líquidos viscosos.

Bombas de tipo centrífugo

Gastos grandes

Presiones reducidas o medianas

Líquidos de todos tipos, excepto viscosos

Las bombas reciprocantes se usaron mucho y su sustitución por las centrífugas ha

corrido al parejo de la sustitución del vapor por energía eléctrica, como fuentes de

energía.

Calculo de la potencia requerida por una bomba

La potencia requerida por una bomba se calcula en forma aproximada por la formula:

P =

Donde:

H = altura manométrica en metros

P = potencia en KW

Q = capacidad de la bomba en litros/seg.

rendimiento de la bomba. Se toma: 0.4 a 0.8 para bombas centrífugas y 0.6 a 0.7

para bombas de pistón.

La altura manométrica se calcula como:

H = HA + HR + P

HA = altura de aspiración en metros

H = altura de recurrencia en metros

P = perdidas en tuberías, codos, etc. en metros.

También se puede usar la formula simplificada:

HP =

Donde:

HP =Potencia de la bomba en HP.

H = Altura de elevación del agua en metros.

rendimiento de la instalación ( 0.6 a 0.7)

Motor hidráulico

Motor hidráulico Staffa.

Un motor hidráulico es un actuador mecánico que convierte presión hidráulica y flujo en un par de torsión y un desplazamiento angular, es decir, en una rotación o giro. Su funcionamiento es pues inverso al de las bombas hidráulicas y es el equivalente rotatorio del cilindro hidráulico. Se emplean sobre todo porque entregan un par muy grande a velocidades de giro pequeñas en comparación con los motores eléctricos.

Tipos de motores hidráulicos

Motores de engranajes

Son de tamaño reducido y pueden girar en los dos sentidos, pero el par es pequeño, son

ruidosos, pueden trabajar a altas velocidades pero de forma análoga a los motores de

paletas, su rendimiento cae a bajas velocidades.

Motores de paletas

Tienen la misma estructura que las bombas de paletas, pero el movimiento radial de las

paletas debe ser forzado, mientras que en las bombas se debe a la fuerza centrífuga.

Motores de pistones

Son los más empleados de todos ya que se consiguen las mayores potencias trabajando

a altas presiones. En función de la posición de los pistones con respecto al eje podemos

encontrar:

Motores de pistones axiales: Los pistones van dispuestos en la dirección del eje

del motor. El líquido entra por la base del pistón y lo obliga desplazarse hacia

fuera. Como la cabeza del pistón tiene forma de rodillo y apoya sobre una

superfice inclinada, la fuerza que ejerce sobre ella se descompone según la

dirección normal y según la dirección tangencial a la superficie. Esta última

componente la obligará a girar, y con ella solidariamente, el eje sobre la que va

montada. Variando la inclinación de la placa o el basculamiento entre el eje de

entrada y salida se puede variar la cilindrada y con ella el par y la potencia.

Motor de pistones radiales: Los pistones van dispuestos perpendicularmente al

eje del motor. El principio de funcionamiento es análogo al de los axiales pero aquí

el par se consigue debido a la excentricidad, que hace que la componente

transversal de la fuerza que el pistón ejerce sobre la carcasa sea distinta en dos

posiciones diametralmente opuestas, dando lugar a una resultante no nula que

origina el par de giro.

Usos

Los motores Hidráulicos se usan para variadas aplicaciones como en la transmision de

tornos y grúas, motores de ruedas para vehículos militares, tornos autopropulsados,

propulsión de mezcladoras

Reguladores de precion y de gasto (Caudal)

REGULADOR HIDRAULICO

Este tipo de regulador actúa en función de la presión de transferencia que le comunica

una bomba de engranajes acoplada al árbol de levas de la bomba de inyección. Como

fluido hidráulico se emplea el propio combustible que llega al colector común de

alimentación de los elementos de la bomba.

 

OrificioEl conjunto esta formado por un cuerpo de regulación, acoplado a la bomba de

inyección porel lado del accionamiento de la cremallera de mando, dentro del cual van

instalados trescilindros hidráulicos que se comunican entre si. Estos cilindros son los

encargados de efectuarla regulación entre la velocidad de régimen mínima y máxima en el

motor, en función de lapresión que manda la bomba de transferencia (11) y el posicionado

del pedal acelerador.

DESCRIPCION DEL REGULADOR

En la parte superior del regulador va montado el cilindro de accionamiento (C1), en

cuyointerior se desplaza un embolo (1) unido, por medio del vástago (4), a la corredera

que regulael caudal en los elementos de la bomba. Este embolo se mantiene en posición

de reposo(mínimo consumo) por la acción del resorte (5). En la zona inferior del regulador

va situado elcilindro de mando (C2), en donde se desplaza el embolo (2), unido por el

vástago (6) al pedaldel acelerador. En el lateral de este cilindro va acoplada una válvula

de descarga (7) que regulala presión en el interior de los cilindros. En la cabeza del

cilindro existe una válvula de paso (8),que se mantiene cerrada por medio del resorte (9)

cuando el motor no funciona o sobrepasa ellímite de mínima velocidad. El cilindro de

regulación (C3) esta formado por un embolo (3)unido a la válvula (8), el cual lleva un

orificio de paso (10) que controla la presión en ambascámaras del cilindro.

BIBLIOGRAFIA

ÇENGELS, Yunus. Termodinámica. Tomo 1. Segunda Edición. Mc Graw Hill. 1996.

VAN WYLEN, Gordon. Introducción a la Termodinámica Clásica y Estadística. Limusa

Noriega Editores. México, 1993.

PERRY, John. Manual del Ingeniero Químico. Tomo II. Unión Tipográfica Editorial

Hispanoamericana. México. 1966.

Microsoft® Encarta® 98 Encyclopedia. Microsoft Corporation. 1993-1997