Capítulo 24 Sintesis. Jose Angel Flores Cruz

 

JOSE ANGEL FLORES CRUZ 17320496 SISTEMAS Y MÁQUINAS DE FLUIDOS CAPÍTULO 24 TURBOMÁQUINAS HIDRÁULICAS: TRANSMISIONES HIDRODINÁMICAS HORA: 11:00 – 12:00 PM

 

CAPÍTULO 24. TURBOMÁQUINAS HIDRÁULICAS: TRANSMISIONES HIDRODINÁMICAS INTRODUCCION

Para transmitir potencia a corta o larga distancia existen entre otras, además de la soluciónhan eléctrica, dos soluciones: la mecánica y lamovido hidráulica. Las dos soluciones sido empleadas sido en los los barcos. Un barco movid o con turbina de de vapor presenta el problema de que la turbina debe girar a gran velocidad; mientras que la hélice a poca velocidad. La transmisión eléctrica

Consistiría en hacer que la turbina accionara un generador, cuya potencia por  cable se transmitiría al motor que movería la hélice. Este tipo de transmisión es frecuente en las locomotoras diésel. La transmisión mecánica

 En este caso consiste en utilizar engranajes helicoidales reductores. Esta so solu luci ción ón es la más más empl emplea eada da en los los barc barcos os por por su mayo mayorr se senc ncil ille lezz y rendimiento (en otras aplicaciones las transmisiones mecánicas pueden incluir   palancas, cadenas, correas, levas, levas, etc.). La transmisión hidráulica

 La transmisión hidráulica consta de: Bomba que comunica la potencia del eje de entrada al fluido; conducto más o menos largo y complicado por donde circ circul ulaa el flui fluiddo tran transsport portad ador or de pote potennci ciaa (en (en las tr tran anssmisi misioones nes hidrodinámicas estudiadas en este capítulo este conducto prácticamente no existe); motor hidráulico accionado por el fluido, que comunica potencia al eje de salida. Las transmisiones hidráulicas se dividen en Transmisiones hidrostáticas: la

bomba y el motor son de desplazamiento

 positivo. Transmisio Trans misiones nes hidrod hidrodinámi inámicas: cas: 

la bomba y el motor (turbi rbina) son turb tu rbom omáq áqui uina nas, s, y el conj conjun unto to de la tran transm smis isió iónn es una una tu turb rbom omáq áqui uina na compuesta. Estas transmisiones se estudian en el presente capítulo. Existen doss tip do tipos dis distin ti yntos to s de tran ransmis sm isio ione nesshidrodinámicos hidrod drodiinámi námica cas: hidrodinámicos convertidores de par . s:

acoplamientos

 

Las transmisiones hidrodinámicas fueron ideadas por el alemán Fóttinger. 24.2 ACOPLAMIENTO HIDRODINAMICO

Consta de una bomba centrífuga y de una turbina centrípeta alojadas en la misma carcasa. Ambas forman como dos medias naranjas. Los álabes de la  bomba y de la turbina son radiales y rectos. Los álabes radiales son más económicos y tienen la ventaja de su simetría en el giro en ambos sentidos. El eje conductor o eje de entrada mueve la bomba, que impulsa radialmente r adialmente hacia el exterior el aceite que llena la carcasa, el cual en circuito cerrado entra ce cent ntrí rípe peta tame ment ntee en la tu turb rbin inaa acci accion onan ando do el ej ejee cond conduc ucid ido. o. Cuan Cuando do la transmisión está funcionando, la trayectoria del fluido es una hélice enrollada alrededor de un círculo concéntrico con el eje de rotación del acoplamiento. El rendimiento de estos acoplamientos es muy elevado, pudiendo alcanzar el 98  por 100, ya que la proximidad de la bomba bomba y la turbina elimina las pérdidas de transmisión y las pérdidas por velocidad de salida.

 

En la Fig. 24-1 a puede verse un esquema de acoplamiento hidrodinámico. Las ventajas de este embrague fluido son: eliminación de las vibraciones torsionales del motor y del acoplamiento brusco, gracias al deslizamiento. Se fabrican en potencias desde 1 hasta por encima de los 25.000 kW. Según el teorema del momento cinético [Ec. (18-5)], el par de entrada en un ac acop opla lami mien ento to hidr hidrod odin inám ámic icoo ha de ser ser ig igua uall al par par de sali salida da,, porq porque ue el mome mo ment ntoo ci ciné néti tico co comu comuni nica cado do por por la bomb bombaa al fl flui uido do es ig igua uall que que el

comunicado por el fluido a la turbina.

 

24.3 CONVERTIDOR DE PAR HIDRODINAMICO

Se diferencia del mero acoplamiento en que no sólo transmite potencia, sino que multiplica el par transmitido disminuyendo la velocidad. Para ello, a las dos coronas móviles, bomba y turbina, se añade una corona fija con álabes, que dirigen el flujo de la turbina de nuevo a la bomba; de manera que el fluido al cambiar de dirección aumenta su momento cinético; este momento cinético sumado al que le imparte la bomba hace que la disminución del momento cinético en la turbina sea mayor que el aumento del momento cinético que experimenta el fluido en la bomba, con lo que el par transmitido es mayor. El convertidor de par es a la vez un reductor de velocidad, en que la relación entre la velocidad del árbol conductor y del árbol conducido se mantiene constante. Una cierta variación de la relación de velocidades se obtiene variando el deslizamiento; pero al aumentar éste, disminuye el rendimiento de la transmisión. Para conservar un rendimiento aceptable se disponen en serie dos o más ruedas que según el régimen de funcionamiento pueden girar como ruedas locas, girar una permaneciendo la otra fija como miembro de reacción, o bien permanecer las dos fijas. La unidad tiene además un sistema hidráulico con dos bombas, un regulador y válvulas de control y cilindros hidráulicos, formando un circuito compacto.

 

En la Fig. 24-2 puede verse la transmisión Fordomatic de la Ford Motor  Company.

La industria hace uso cada vez mayor tanto del acoplamiento fluido como del convertidor de par en las formas más variadas. La transmisión hidráulica de la Fig. 24-3. Esta máquina se emplea modernamente m odernamente en la industria como accionamiento de bombas y ventiladores, así como en centrifugadoras, mezcla doras, cintas transportadoras, maquinaria textil, etc.

 

PROBLEMAS

24-1. Las velocidades de giro de los ejes de entrada y salida de un convertidor de par son 2.500 y 1000 rpm. Los pares de entrada y salida son 50 y 120 mN, respectivamente. a) Potencia de entrada;  b) Potencia de salida; c) Rendimiento del convertidor. a) Potencia de entrada

 ( t ) ( π ) ( n )  ( π ) ( 50 N × m ) (2500 rpm)   (   =

 P=

30

30

  1 1000

)=130.89 kw

 b) potencia de salida

 ( t ) ( π ) ( n )  ( π ) ( 120 N × m ) ( 1000 rpm ) = (

 P=

30

30

  1 1000

)= 125.66 kw

c) rendimiento de convertidor 

100 0 % ) =40 %  Rendimiento  Rendimi ento del convertidor convertidor= nentrada = 1000 rpm ( 10 n salida 2500 rmp

 

24-3. En un acoplamiento hidráulico el eje de entrada gira a 1.000 rpm y el de salida a 990 rpm, transmitiendo el acoplamiento una potencia de 200kw. Calcular: a) El par de ambos ejes;  b) Rendimiento del acoplamiento. a) el par de ambos ejes

 ( t ) ( π ) ( n )

 P=

30

 ( p ) ( 30 )  ( 2000 kw ) (30 )  =  =1909.85 Nm ( π ) ( n ) ( 1000 rpm ) ( π )

t =

 b) rendimiento de acoplamiento

 Rendimiento del convertidor=

nentrada n salida

( 100%)=   990 rpm  ( 100% )=99 % 1000 rmp