SISTEMAS Y MAQUINAS DE FLUIDOS.
UNIDAD 5. TRANSMISIONES HIDRÁULICAS.
CATEDRATICO: ING. DANIEL MÁRQUEZ ZÁRATE
ALUMNOS: ANGEL IGNACIO ALTAMIRANO BENITEZ. LENIN LOPEZ DE LA CRUZ. PEDRO MIGUEL SÁNCHEZ.
SEMESTRE: 6°
GRUPO: “J”
HEROICA CD. DE JUCHITÁN DE ZARAGOZA OAX. A 29 DE MAYO DEL 2017.
ÍNDICE
RESUMEN --------------------------------------------------------------------------------------- 1 - 2
INTRODUCCIÓN ------------------------------------------------------------------------------- 3 - 4
5.1. CLASIFICACIÓN DE TRASMISIONES HIDRÁULICAS ----------------------------------------------------------- 5 - 6 5.2. SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE ACOPLAMIENTOS HIDRODINÁMICOS -------------------------------------------------- 7 - 9 5.3. SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE CONVERTIDORES DE PAR ---------------------------------------------------------------- 10 - 13 CONCLUSIÓN ---------------------------------------------------------------------------------- 14 BIBLIOGRAFÍA --------------------------------------------------------------------------------- 15
RESUMEN.
Las transmisiones hidráulicas son utilizadas para transferir el movimiento a distancias largas o a sitios de difícil acceso, utilizando bombas accionadas por motores eléctricos, válvulas, motores hidráulicos, mangueras y un fluido a presión que en el caso de la maquinaria es, normalmente, un aceite sintético. Está basada en que el líquido que circula por el interior del embrague hidráulico produce una cantidad de movimiento, la cual produce un par que es más grande cuanto mayor sea la velocidad del líquido. La transmisión hidráulica consta de:
Bomba, es la que comunica la potencia del eje de entrada al fluido. Conducto, es por donde circula el fluido transportador de potencia (en las transmisiones hidráulicas 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 y transmisiones hidráulicas. Las transmisiones hidrostáticas utilizan caudales reducidos de fluido a alta presión, y se puede considerar el caudal, para un determinado régimen, es constante mientras que la presión y la potencia requerida son variables. Las transmisiones hidrodinámicas funcionan con grandes caudales a baja presión, y se puede considerar que el caudal y la presión son variables, mientras que la potencia necesaria es constante. Existen diferentes clasificaciones para las transmisiones hidráulicas dentro de ellas se encuentran: Según el movimiento del órgano ejecutor: Rotatorio Rectilínea Giratoria Según la fuente de energía:
Bomba Acumulador Magistral Por la circulación del líquido:
Abierto Cerrado
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Por la posibilidad de regulación: Regulables No regulables
Un acoplamiento hidrodinámico es un dispositivo utilizado para transmitir potencia mecánica giratoria. Se ha utilizado en las transmisiones de automóviles como una alternativa a un embrague mecánico. También tiene una amplia aplicación en unidades de máquinas marinas e industriales, en los que es esencial el funcionamiento a velocidad variable y/o controlada por la puesta en marcha sin carga de choque del sistema de transmisión de potencia. Consta de una bomba centrifuga y de una turbina centrípeta alojadas en la misma carcasa. Ambas forman como dos medias naranjas, los alabes de la bomba y de la turbina son radiales y rectos. Los alabes radiales son más r ectos son más económicos y tienen ventaja en su simetría de giro en ambos sentidos. El convertidor de par o el convertido de Föttinger, por su creador, es un mecanismo que se utiliza en los cambios automáticos en sustitución del embrague, y realiza la conexión entre la caja de cambios y el motor. En este sistema no existe una unión mecánica entre el cigüeñal y el eje primario de cambio, sino que se aprovecha la fuerza centrífuga que actúa sobre un fluido (aceite) situado en el interior del convertidor. En las partes que conforman un convertidor de par, se destacan cuatro componentes que interactúan entre sí y que producen la conexión y acoplamiento del motor de combustión interna y la transmisión de un equipo, que son:
La bomba. La turbina. El estator.
Ventajas del convertidor de par:
Multiplicación del torque. Efecto volante. Desliz infinito. Tanque de fluido.
Desventajas del convertido de par: Desafortunadamente, una parte de la energía cinética del fluido se perderá debido a la fricción y la turbulencia, lo que causa que en el convertidor se genere calor residual, y hace que la eficiencia nunca será del 100%. Este efecto, a menudo referido como pérdidas por bombeo, será más pronunciado cerca de condiciones de arranque.
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INTRODUCCIÓN. UNIDAD 5. TRANSMISIONES HIDRÁULICAS.
Las transmisiones hidráulicas son utilizadas para transferir el movimiento a distancias largas o a sitios de difícil acceso, utilizando bombas accionadas por motores eléctricos, válvulas, motores hidráulicos, mangueras y un fluido a presión que en el caso de la maquinaria es, normalmente, un aceite sintético. Está basada en que el líquido que circula por el interior del embrague hidráulico produce una cantidad de movimiento, la cual produce un par que es más grande cuanto mayor sea la velocidad del líquido. Para transmitir potencia a larga o corta distancia existen entre otras, además de la eléctrica, dos soluciones: la mecánica y la hidráulica. Las dos soluciones han sido empleadas en los barcos. La transmisión eléctrica consistiría en hacer que la turbina accionara un generador, cuya potencia por cable se trasmitirá al motor que movería la hélice. Este tipo de transmisión es frecuente en las locomotoras diesel. La transmisión mecánica consiste en utilizar engranes helicoidales reductores. Esta solución es más empleada en los barcos por su mayor sencillez y rendimiento (en otras aplicaciones las transmisiones mecánicas pueden incluir palancas, cadenas, correas, levas, etc.). La transmisión hidráulica es la que veremos en esta unidad. La transmisión hidráulica consta de:
Bomba, es la que comunica la potencia del eje de entrada al fluido. Conducto, es por donde circula el fluido transportador de potencia (en las transmisiones hidráulicas este conducto prácticamente no existe). Motor hidráulico, accionado por el fluido, que comunica potencia al eje de salida.
Las transmisiones hidrodinámicas fueron ideadas por el alemán F öttinger, Föttinger era un ingeniero eléctrico que en unos astilleros se ocupaba de desarrollar un reductor para las turbinas de vapor de los barcos. La solución eléctrica que el rechazo, por su excesivo peso, le dio la idea de la segunda maquina mencionada: el convertidor de par.
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Se fabricaron e instalaron muchos en los barcos hasta que fue desterrado en este campo de aplicación por los engranes helicoidales, más baratos y de mayor rendimiento. Más aceptación en los barcos tuvo el segundo invento del mismo Föttinger, el acoplamiento hidrodinámico. El convertidor de par es un reductor de velocidades y el acoplamiento hidrodinámico un embrague fluido.
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5.1. CLASIFICACIÓN DE TRASMISIONES HIDRÁULICAS.
Las transmisiones hidráulicas se dividen en: Transmisiones hidrostáticas: La bomba y motor son de desplazamiento positivo. Transmisiones hidrodinámicas: La bomba y el motor (turbina) son turbomáquinas, y el conjunto de la transmisión es una turbomáquina compuesta. Existen dos tipos distintos de transmisiones hidráulicas: Acoplamientos hidrodinámicos y convertidores de par hidrodinámicos.
Las transmisiones hidrostáticas utilizan caudales reducidos de fluido a alta presión, y se puede considerar el caudal, para un determinado régimen, es constante mientras que la presión y la potencia requerida son variables. Las transmisiones hidrodinámicas funcionan con grandes caudales a baja presión, y se puede considerar que el caudal y la presión son variables, mientras que la potencia necesaria es constante. Existen diferentes clasificaciones para las transmisiones hidráulicas dentro de ellas se encuentran: Según el movimiento del órgano ejecutor: Rotatorio Rectilínea Giratoria Según la fuente de energía:
Bomba Acumulador Magistral Por la circulación del líquido:
Abierto Cerrado Por la posibilidad de regulación:
Regulables No regulables
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Las transmisiones se dividen en: Transmisiones hidrostáticas y transmisiones hidrodinámicas. Transmisiones hidrostáticas: La bomba y motor son de desplazamiento positivo. Transmisiones hidrodinámicas: La bomba y el motor (turbina) son turbomáquinas, y el conjunto de la transmisión es una turbomáquina compuesta. Existen dos tipos distintos de transmisiones hidráulicas: Acoplamientos hidrodinámicos y convertidores de par hidrodinámicos.
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Las transmisiones hidrostáticas trabajan a alta presión y el caudal es constante en lo que varían es la presión y la potencia con la que operan. Las transmisiones hidrodinámicas son todo lo contrario trabajan con un caudal alto a baja presión, el caudal y la presión varían mientras que la potencia se mantiene constante. Esto nos ayudara a poder identificar como se dividen y/o clasifican las transmisiones hidráulicas gracias a sus características.
5.2. SELECCIÓN HIDRODINÁMICOS.
Y
APLICACIÓN
DE
ACOPLAMIENTOS
Un acoplamiento hidrodinámico es un dispositivo utilizado para transmitir potencia mecánica giratoria. Se ha utilizado en las transmisiones de automóviles como una alternativa a un embrague mecánico. También tiene una amplia aplicación en unidades de máquinas marinas e industriales, en los que es esencial el funcionamiento a velocidad variable y/o controlada por la puesta en marcha sin carga de choque del sistema de transmisión de potencia. Consta de una bomba centrifuga y de una turbina centrípeta alojadas en la misma carcasa. Ambas forman como dos medias naranjas, los alabes de la bomba y de la turbina son radiales y rectos. Los alabes radiales son más r ectos son más económicos y tienen ventaja en su simetría de giro en ambos sentidos. El eje conductor o eje de entrada mueve la bomba, que impulsa radialmente hacia el exterior el aceite que llena la carcasa, el cual en un circuito cerrado entra centrípetamente en la turbina accionando el eje conducido. Cuando la transmisión está funcionando, la trayectoria del fluido es una hélice enrollada alrededor de un circulo concéntrico con el eje de rotación del acoplamiento. El rendimiento de estos acoplamientos es muy elevado, las ventajas de este embrague fluido son: la eliminación de las vibraciones torsionales del motor y del acoplamiento brusco, gracias al deslizamiento. Se utilizan en autobuses urbanos, camionetas, etc., y los de gran potencia en los motores diesel de los barcos. Según el teorema del momento cinético, el par a la entrada en un acoplamiento hidrodinámico ha de ser igual al par de la salida, porque el momento cinético acumulado por la bomba al fluido es igual que el comunicado por el f luido a la turbina, el fluido suele ser aceite mineral de lubricación.
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Entre las ventajas de este tipo de acoplamiento, cabe citar las siguientes:
Fácil alineamiento de los ejes de potencia y de carga. Desembrague rápido y control inmediato de la velocidad. Amortiguamiento de vibraciones y de sobrecargas. Alta relación entre la potencia transmitida y el peso total del acoplamiento. Revisiones y mantenimiento mínimos.
Entre los inconvenientes, pueden citarse:
Rendimiento menor en el punto de diseño que las transmisiones mecánicas. Disminución apreciable del rendimiento en puntos distintos al de diseño. Dificultad constructiva para las empaquetaduras. Necesidad de refrigeración en muchos casos
Entre las aplicaciones más importantes de los acoplamientos fluidos, pueden citarse las siguientes:
Motores Diesel de alta velocidad empleados en la propulsión de barcos. Tracción ferroviaria. Industria del automóvil.
Selección del equipo: 1. Dada la potencia a transmitir se busca el tamaño adecuado a la misma en el gráfico. 2. Tipo de motor, potencia y velocidad. 3. Tipo de maquinaria accionada, potencia, velocidad e inercia. 4. Rango de velocidad de salida. 5. Condiciones ambientales. 6. Características del agua/aire de enfriamiento. 7. Dimensiones del eje impulsor e impulsado y tolerancias. 8. De acuerdo a las características de la aplicación específica se elige el tipo y posición de montaje recomendándose los tipos con baso pulmón en aquellas aplicaciones con gran torque inicial respecto al nominal y/o un tiempo de arranque importante. Nota: Esta selección de acoplamientos hidrodinámicos se tomó de un catálogo. 8
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Los acoplamientos hidrodinámicos son dispositivos de transmisión de potencia esta puede ser por medio de un eje conductor que impulsa al aceite que contiene la carcasa hacia los alabes y esto hace que se mueva el eje conducido. Las aplicaciones de los acoplamientos hidroneumáticos son amplias van desde enormes maquinarias como son los barcos hasta los más pequeños como son los automóviles. Las ventajas, desventajas y Entre las aplicaciones más importantes de selección de los acoplamientos los acoplamientos fluidos, pueden citarse las hidrodinámicos son muy importantes siguientes: ya que estas nos ayudaran para Motores Diesel de alta velocidad poder saber en qué campo se desarrollan estas máquinas. empleados en la propulsión de barcos. Tracción ferroviaria. Industria del automóvil. Un acoplamiento hidrodinámico es un dispositivo utilizado para transmitir potencia mecánica giratoria. Se ha utilizado en las transmisiones de automóviles como una alternativa a un embrague mecánico. También tiene una amplia aplicación en unidades de máquinas marinas e industriales, en los que es esencial el funcionamiento a velocidad variable y/o controlada por la puesta en marcha sin carga de choque del sistema de transmisión de potencia.
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5.3. SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE CONVERTIDORES DE PAR.
El convertidor de par o el convertido de Föttinger, nombrado así por su creador, es un mecanismo que se utiliza en los cambios automáticos en sustitución del embrague, y realiza la conexión entre la caja de cambios y el motor. En este sistema no existe una unión mecánica entre el cigüeñal y el eje primario de cambio, sino que se aprovecha la fuerza centrífuga que actúa sobre un fluido (aceite) situado en el interior del convertidor. Se diferencia del acoplamiento en que no solo transmite potencia, sino que multiplica el par transmitido disminuyendo la velocidad. Para ello, las dos coronas móviles, bomba y turbina, se añade una corona fija con alabes, que dirigen el f lujo 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 se mayor que el aumento del momento cinético que experimenta el fluido en la bomba, con lo que el par transmitido es mayor.
En las partes que conforman un convertidor de par, se destacan los siguientes componentes que interactúan entre sí y que producen l a conexión y acoplamiento del motor de combustión interna y la transmisión de un equipo, que son:
La bomba. La turbina. El estator.
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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 este, disminuye el rendimiento de la transmisión. Para conservar un rendimiento aceptable se disponen en serie una 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. El convertidor de par de la figura es de un solo escalonamiento, hay unidades más complicadas de dos o tres escalonamientos con dos o tres turbinas de rodete en serie.
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Ventajas del convertidor de par: Multiplicación del torque. En los momentos previos al encastrado completo, los convertidores de torque actúan como una especie de transmisión continuamente variable. Esta multiplicación del torque significa que un vehículo equipado así puede acelerar más rápida y suavemente que uno con embrague. Efecto volante. Debido a que los convertidores de torque son muy pesados, tienden a actuar como una especie de volante inercial. Este efecto volante significa que los vehículos con ellos tienen una regulación más constante y un funcionamiento más suave que los autos con embrague. Desliz infinito. Hasta un punto, un convertidor de torque puede deslizarse casi indefinidamente sin dañarse. Esto se compara agudamente con la tendencia de la transmisión manual a quemar embragues si se permite que se deslicen demasiado. Tanque de fluido. Los convertidores de torque pueden contener varios cuartos de fluido de transmisión y pueden ayudar a disminuir el sobrecalentamiento de la transmisión dando una fuente de fluido frío cuando es necesario.
Desventajas del convertido de par: Desafortunadamente, una parte de la energía cinética del fluido se perderá debido a la fricción y la turbulencia, lo que causa que en el convertidor se genere calor residual, y hace que la eficiencia nunca será del 100%. Este efecto, a menudo referido como pérdidas por bombeo, será más pronunciado cerca de condiciones de arranque. En los diseños modernos, la geometría de las aspas minimiza las pérdidas, lo que permite que la turbina se pueda quedar bloqueada durante largos períodos con poco peligro de sobrecalentamiento. De todas formas, al igual que en los embragues hidráulicos, el convertidor de par necesitará de un sistema de enfriamiento del aceite para evitar que la temperatura llegue a valores peligrosos para el fluido y el sistema.
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El convertidor de par o el convertido de Föttinger, por su creador, es un mecanismo que se utiliza en los cambios automáticos en sustitución del embrague, y realiza la conexión entre la caja de cambios y el motor. En este sistema no existe una unión mecánica entre el cigüeñal y el eje primario de cambio, sino que se aprovecha la fuerza centrífuga que actúa sobre un fluido (aceite) situado en el interior del convertidor.
El convertidor de par es una transmisión hidrodinámica adicional al cambio automático el cual le proporciona una mayor potencia al par que se está transmitiendo una de las ventajas de este mecanismo es que no necesita embragar aunque con una disminución en la velocidad.
Las partes que conforman esta máquina son muy importantes ya que son las que en conjunto producen un Se diferencia del acoplamiento en que no momento cinético, estas piezas son tres: bomba, turbina y estator los solo transmite potencia, sino que cuales están compuestos por alabes multiplica el par transmitido en el cual choca el fluido produciendo disminuyendo la velocidad. el par trasmitido. En las partes que conforman un convertidor de par, se destacan los siguientes componentes que interactúan entre sí y que producen la conexión y acoplamiento del motor de combustión interna y la transmisión de un equipo, que son:
La bomba. La turbina. El estator.
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CONCLUSIÓN.
En esta unidad vimos lo que son las transmisiones hidráulicas que son turbomáquinas que tienen como función transmitir potencia los hay de 3 soluciones eléctrica, mecánica e hidráulica cada una de ella tiene ciertas características que las diferencian y como todo tiene sus ventajas y desventajas, esto nos ayudara a saber que solución queramos implementar para el trabajo que vallamos a realizar. El ingeniero eléctrico Föttinger invento dos máquinas una es el acoplamiento hidrodinámico y el otro es el convertidor de par, las cuales están fabricadas para transmitir potencia, pero son maquinas muy diferentes en su funcionamiento como en su aspecto físico lo que tienen en común es que utilizan el fluido (aceite) para generar un trabajo, y las características que tenga cada una de las maquinas nos ayudara a la correcta selección y aplicación de las mismas.
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BIBLIOGRAFÍA.
Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas 2da Edición Claudio Mataix, Antonio Figueredo Hurtado.
Máquinas Hidráulicas Teoría y Problemas. Blas Zamora Parra, Antonio Viedma Robles.
http://sistemasymaquinasdefluidos.blogspot.mx/2013/12/unidad-v-transmisioneshidraulicas.html
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