Tecnología de Sistemas Hidráulicos y Mecánicos: Turbinas, Bombas y Motores CC

Turbinas Hidráulicas: Tipos y Características

Turbina Kaplan

• Rotor tipo Hélice
• Caídas de agua: hasta 60 m
• Flujo axial: entre 2 a 200 m³/s
• Álabes regulables según el flujo

Plan de Mantenimiento y Chequeos de Rutina (Turbina Kaplan)

• Vibraciones y pulsaciones.
• Análisis de aceites.
• Protecciones de sobrecarga y distribución.
• Controles de apagado de emergencia y válvulas de seguridad.
• I/O del generador.

Turbinas Francis

Se clasifican en función de la velocidad específica del rotor y 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 para saltos de pequeña altura, inferiores a 20 m.

Fallas Comunes en Turbinas Francis (Corrosión)

• Corrosión uniforme.
• Corrosión por rendijas.
• Corrosión por cavitación.
• Corrosión por fatiga.

Turbinas Pelton

La turbina Pelton fue desarrollada por Lester Allen Pelton (1829-1905), quien se dedicó a la explotación de minas de oro. Pelton le dio características muy especiales en cuanto a su diseño general y, principalmente, en las cucharas periféricas.

Se clasifican en tres grupos:

• Microturbinas: Utilizadas en pequeños ríos o quebradas caudalosas. Requieren una infraestructura considerable para su instalación. (Capacidad de generación: sobre 1000 kW)
• Miniturbinas: Se utilizan principalmente en pequeñas comunidades aisladas para abastecimiento local. Su construcción es en bloque sobre un sólido chasis. (Capacidad de generación: desde 100 kW hasta 1000 kW)
• Picoturbinas: Son equipos compactos y portátiles, utilizados en pequeñas quebradas. (Capacidad de generación: bajo 10 kW)

Bombas de Pistón: Funcionamiento y Diagnóstico

Características de las Bombas de Pistón

Las bombas de pistón son bombas rotativas formadas por un conjunto de pequeños pistones que suben y bajan de forma alternativa, de un modo parecido a los pistones de un motor, a partir de un movimiento rotativo del eje.

Posibles Fallas de las Bombas de Pistón

Elementos de Transmisión Mecánica

Se denomina transmisión mecánica a un mecanismo encargado de transmitir potencia entre dos o más elementos dentro de una máquina. Es una forma de intercambiar energía mecánica distinta a las transmisiones neumáticas o hidráulicas, ya que para ejercer su función emplea el movimiento de cuerpos sólidos, como los engranajes y las correas de transmisión.

Tipos de Transmisiones Mecánicas

• Correa de Distribución: Es uno de los métodos más comunes de transmisión de energía mecánica entre un piñón de arrastre y otro arrastrado, mediante un sistema de dentado mutuo que poseen tanto la correa como los piñones.
• Biela-Manivela: Mecanismo que transforma el movimiento rotatorio en lineal alternativo, o viceversa.
• Cadena de Transmisión: Una cadena de transmisión sirve para transmitir el movimiento y la fuerza entre ruedas dentadas.
• Los Engranajes: Están formados por dos ruedas dentadas, de las cuales la mayor se denomina “corona” y la menor “piñón”.
• Cardán: Permite unir dos ejes que giran en un ángulo distinto uno respecto del otro.

Motor de Corriente Continua (CC): Principios y Mantenimiento

Introducción al Motor de Corriente Continua

El motor de corriente continua es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, principalmente mediante el movimiento rotatorio.

El inventor, Michael Faraday (1791-1867), fue quien descubrió el principio del motor eléctrico y la inducción electromagnética.

Inducción: Es la generación de una corriente eléctrica en un conductor en movimiento dentro de un campo magnético.

El científico belga Zénobe-Théophile Gramme (1826-1901) construyó la primera máquina de corriente continua, el dínamo, punto de partida de la nueva industria eléctrica. En 1870 patentó la teoría de la máquina magnetoeléctrica.

Componentes Principales

• Estator: Es el componente que crea el campo magnético fijo, también conocido como excitación. En los motores pequeños, esto se logra con imanes permanentes.
• Rotor: También llamado armadura, lleva las bobinas cuyo campo, junto al del estator, crea el par de fuerzas que lo hace girar.

Funcionamiento del Motor de Corriente Continua

El movimiento giratorio de los motores de C.C. se basa en el empuje derivado de la repulsión y atracción entre polos magnéticos. Al crear campos constantes convenientemente orientados en el estator y el rotor, se origina un par de fuerzas que obliga a la armadura (rotor) a girar buscando la posición de equilibrio. Gracias a un juego de conexiones entre unos conductores estáticos, llamados escobillas, y las bobinas que lleva el rotor, los campos magnéticos que produce la armadura cambian a medida que esta gira, para que el par de fuerzas que la mueve se mantenga siempre activo.

Tipos de Excitación

La forma de conectar las bobinas del estator define el tipo de excitación. Podemos distinguir entre:

• Independiente: Los devanados del estator se conectan por separado a una fuente de corriente continua, y el motor se comporta de manera similar al de imanes permanentes. En aplicaciones industriales de motores de C.C., esta es la configuración más extendida.
• Serie: Consiste en conectar el devanado del estator en serie con el de la armadura. Se emplea cuando se requiere un gran par de arranque. Los motores con este tipo de excitación pueden acelerarse excesivamente en ausencia de carga mecánica. Los motores con esta configuración también pueden funcionar con corriente alterna.

Plan de Mantenimiento de Motores CC

• Mantenimiento general: No crítico (cada 1 año), general (cada 6-9 meses), y crítico (cada 3-6 meses).
• Mantenimiento predictivo: No crítico (cada 6 meses), general (cada 3 meses), y crítico (mensualmente).
• Prueba de armadura: No crítico (cada 1 año), general (cada 6 meses), y crítico (cada 3 meses).