La escuela del técnico mecánico. Tomo 5, Hidráulica. Motores hidráulicos. Bombas / Karl Georg Witzel ... [et al.].

CONTENIDO
Elementos de Hidráulica
Concepto y división de la Hidráulica 3
Hidrostática
Introducción. Leyes fundamentales 3
Aplicaciones 4
Prensa hidráulica 4
Presión media 5
Presión sobre superficies planas y curvas 6
Presión de un líquido sobre una superficie curva 12
Estabilidad de los cuerpos flotantes. Metacentro 14
Hidrodinámica
El tubo de corriente 18
Ecuación de continuidad 19
Ecuación del movimiento del tubo de corriente ideal 19
Teorema de Bernoulli 20
Instrumentos para medir la presión y la velocidad de un líquido 21
Derrame de líquidos a través de orificios 23
Influencia de la viscosidad. Contracción de la vena 24
El gasto efectivo 25
Derrame por orificios de grandes dimensiones 28
Orificios rectangulares y circulares 29
Casos especiales de derrame 29
Tiempo de vaciado de un depósito 31
Vertederos 34
Fórmulas prácticas de Bazin, Frese, Rehbock y de la S.I.A.S. para la determinación del caudal por medio de vertederos 35
Azudes o presas vertedero 39
Reacción del agua en movimiento sobre el canal guía 40
Canal en movimiento 42
Teorema de Bernoulli para el caso de un canal animado de movimiento uniforme 43
Presión de la vena líquida sobre una superficie 45
Conducción de aguas por tuberías 47
Fórmulas diversas 47
Corriente laminar 48
Número de Reynolds 50
Ley del movimiento turbulento 51
Fórmulas experimentales de la pérdida de carga en las tuberías 52
Pérdidas de carga accidentales en las tuberías 53
Línea de carga. Consideraciones generales sobre las tuberías 55
Tubería en sifón 58
Diferentes posiciones de la línea de carga respecto a la tubería 59
Tuberías equivalentes 62
Problemas usuales sobre tuberías 64
Cálculo de tuberías simples 64
Tuberías complejas 76
Estudio elemental del golpe de ariete en las tuberías 77
Método elemental del profesor Galí para el cálculo del golpe de ariete máximo en las tuberías forzadas 78
Tuberías de característica variable 80
Ciclo del agua en la Naturaleza. Almacenamiento y conducción del agua. Aforos. Saltos de agua 83
Pluviómetros 83
Variación de la precipitación atmosférica con las regiones y con la altura 84
Coeficiente de es correntia 85
Relación entre los caudales v las alturas limnimétricas 85
Curva limnimétrica de caudales 86
Curva de régimen de un curso de agua y curva de frecuencia de los caudales 86
Caudales característicos para el establecimiento de un salto 87
Aforos 88
Presas o azudes fijos 94
Generalidades 94
Efectos de los azudes 95
Ubicación del azud 96
Clasificación de los azudes 96
Azudes fijos 97
Forma de la lámina vertiente 97
Erosiones el pie del azud 98
Crítica de la forma del paramento 99
Diferentes clases de presas móviles 100
Presas de compuertas o de montajes fijos 101
Compuerta Stoney 104
Presa de segmento 106
Compuertas automáticas 106
Compuerta automática de sector 107
Curva de remanso producida por un azud 110
Canales 112
Fórmulas varias para el movimiento del agua en los canales 114
Empleo de ábacos 118
Saltos de agua 118
Formación del salto de agua. Disposición de conjunto 118
Aprovechamiento del tramo de un río 119
Desnivel total: salto bruto, salto neto 120
Variaciones del salto con el caudal del rio 120
Canal 121
Galerías o túneles 122
Tuberías forzadas. Diámetro más económico 122
Capacidad de la central 123
Sistema de aprovechamiento más ventajoso 124
Salto más económico 124
Situación más ventajosa de una central 124
Ejemplo de rentabilidad de un salto 125
Motores hidráulicos
I. Leyes fundamentales de la hidráulica 129
Efectos y rendimiento 129
Manera de actuar la energía del agua 131
Acción del agua por choque 131
Manera de actuar el agua por libre desviación o acción 134
Manera de actuar el agua por reacción 137
II. Turbinas 141
Desarrollo de la construcción de turbinas 141
Clasificación de las turbinas 147
III. Teoría de una dimensión de las turbinas de reacción 149
Fórmulas fundamentales de la turbina axial de reacción 149
Inmersión de la turbina en el canal inferior y disposición del tubo de aspiración 154
Aplicación de las fórmulas fundamentales a las turbinas radiales (turbinas Francis) 156
Influencia de la fuerza centrífuga 156
Influencia de la admisión variable en el gasto de la turbina Francis 162
Límites de la velocidad tangencial en las turbinas Francis 169
Aplicación de los resultados anteriores a perfiles de forma distinta del perfil ideal 172
Capacidad de admisión y sus límites prácticos 178
Procedimiento general de cálculo para determinar las principales dimensiones de un rodete 182
Proyecto de un rodete lento tomando un ejemplo como norma 183
Sección de los álabes de un rodete lento correspondiente al ejemplo del punto anterior 196
Proyecto de un rodete normal tomando un ejemplo como norma 205
Sección de los álabes de un rodete normal, correspondiente al ejemplo anterior 218
Distribuidor 222
Paletas giratorias Fink 222
Forma de las paletas del distribuidor 223
Mecanismo para el accionamiento de las paletas 225
Ejemplo numérico de cálculo de una turbina Francis normal 230
Número de revoluciones especifico ns 239
Turbina Schwamkrug. Su construcción y Cálculo 241
Rueda Pelton v turbina de cucharas 248
Cálculo de una rueda Pelton 252
Ejemplo de cálculo de una rueda Pelton 256
IV. Turbinas de aletas 259
Turbinas Kaplan 259
Turbinas hélice 263
Teoría elemental de las turbinas hélice y Kaplan 264
Teorema de Kutta-Joukowsky 267
Teoría del rodete hélice 269
Determinación de los coeficientes de empuje y de resistencia 272
Ejemplo numérico de cálculo de una turbina Kaplan 276
Dimensiones principales de las turbinas hélice 287
Recuperación de la pérdida a la salida 288
Construcción, instalación y funcionamiento de las turbinas hélice 289
V. Regulación 302
Regulación del distribuidor 302
a) Regulación de la velocidad 302
b) Regulación del nivel de agua 305
Regulación de las turbinas Kaplan 305
Indicaciones generales 305
Regulación por medio de un servomotor giratorio 306
Regulación por medio de un servomotor fijo 306
Regulación por flotador en el nivel superior 307
Regulación a mano del rodete móvil 307
Turbinas Girard 307
a) Dimensiones principales 307
b) Trazado de los álabes del rodete 309
c) Trazado de los álabes directores 313
Regulación de la presión en las tuberías forzadas 314
Masas centrífugas y volantes 316
Bombas centrífugas
Generalidades 319
Altura de elevación de una bomba 321
Curvas características de una tubería 323
Teoría elemental de las ruedas centrífugas 324
Movimiento absoluto y relativo; entrada sin choque 324
Pérdidas y rendimiento 327
Trabajo transmitido en el caso de un número infinito de palas 328
Bomba sin directrices a la entrada 330
Bombas de reacción y de acción 331
Elección del ángulo B sub 2 del álabe a la salida 331
Ecuación de la energía en el movimiento relativo 335
Cálculo de las dimensiones de la rueda 335
Trazado de los álabes de la rueda 340
Álabes con extremidades inactivas 344
Desacuerdo entre los resultados de la teoría de una dimensión con la realidad 345
Influencia del número finito de álabes 346
Generalidades sobre la distribución de presiones y de velocidades 346
Causas de la disminución de potencia cuando disminuye el número de álabes, en líquidos sin viscosidad 349
Modificación de la ecuación fundamental 351
Cálculo aproximado del trabajo de la pala y de la desviación a la salida 353
Determinación de la desviación angular 358
Ejemplos de cálculo de bombas centrífugas 359
I. Cálculo de una bomba radial múltiple (de varios rodetes) 359
II. Cálculo de una bomba para elevar agua caliente con álabes de espesor variable 363
Difusores 366
Velocidad a la salida del rodete de la bomba centrífuga 366
Cálculo de las palas del difusor por puntos 369
Difusor de anillo liso 369
Voluta de las bombas centrífugas 370
Cálculo de la voluta prescindiendo de la variación del contorno exterior de cada una de las secciones y del frotamiento 372
Cálculo de la voluta de sección circular prescindiendo del frotamiento 374
Potencia útil 375
Potencia absorbida 375
Regulación 377
1. Regulación haciendo variar la velocidad 377
2. Regulación a velocidad constante 379
Altura máxima posible de aspiración. Cavitación 379
Influencia de la forma de los álabes 386
Conclusiones concernientes a la construcción de las bombas; límite de empleo de las bombas centrífugas 387
Velocidad específica 389
Tipo de bombas e instalaciones 391
Bombas simples (de un rodete), sin difusor (bombas de baja presión) 392
a) De doble entrada en la aspiración 392
b) Entrada sencilla 394
Bombas sencillas con difusor. Bombas de presión media 396
a) Doble entrada 396
b) Entrada simple 398
Bombas multicelulares. Alta presión 398
Bombas de eje vertical 407
Bombas rotativas
Diferentes sistemas de bombas 408
Bombas con un solo eje 408
Bombas con dos ejes 412
Bombas con tres ejes paralelos 417
Caudal elevado, rendimiento volumétrico y rendimiento total de las bombas rotativas 417
Bombas de émbolo
Clasificación 419
Teoría de las bombas de émbolo 419
Tipos de bombas de émbolo más corrientes 420
Bombas simples 421
Bomba de émbolo-válvula 421
Bomba de émbolo tubular 422
Bomba de doble efecto 422
Bomba horizontal de émbolo buzo con prensaestopas interiores 422
Bomba horizontal de émbolo buzo con prensaestopas exteriores 423
Bomba diferencial. Con émbolo buzo horizontal y vertical 423
Gasto suministrado por una bomba. Rendimiento volumétrico 424
Representación gráfica del gasto de agua suministrado por la bomba 425
Aspiración en las bombas sin depósito de aire. Cálculo de la presión del agua sobre la cara del émbolo durante la aspiración 428
Representación gráfica de la presión del agua sobre la cara del émbolo durante la aspiración 432
Impulsión en las bombas sin depósito de aire. Cálculo de la presión del agua sobre la cara del émbolo durante la impulsión 434
Representación gráfica de la presión del agua sobre el émbolo durante el período de impulsión 435
Influencia de la masa de agua de las tuberías en el funcionamiento de la bomba 437
Necesidad de los depósitos de aire en las bombas accionadas por mecanismos de biela-manivela 437
Disminución del gasto y producción del golpe de ariete por retraso de la columna de agua 437
Condición necesaria para una marcha tranquila durante la aspiración 439
Producción de golpes de ariete y de válvulas debidos al movimiento adelantado de una columna de agua del tubo de impulsión. Sobregasto 439
Estudio del final del trozo horizontal del tubo de impulsión 440
Estudio del trozo vertical del tubo 441
Cálculo de la presión del aire en la tubería de aspiración 443
Cálculo de la presión media del aire de la cámara de la tubería de impulsión 443
Cálculo de la presión del agua sobre el émbolo 443
Presión del agua sobre el émbolo durante la impulsión 444
Representación gráfica de la presión del agua sobre el émbolo para bombas provistas de cámaras de aire 444
Para la cámara de aspiración 444
Para la cámara de impulsión 445
Altura máxima de aspiración 445
Trabajo indicado de una bomba. Trabajo consumido por la bomba 447
Cálculo teórico del trabajo indicado 447
Trabajo de aspiración 447
Resistencia opuesta al émbolo durante la impulsión 449
Trabajo de impulsión 449
Bomba simple con cámaras de aire 451
Bomba de doble efecto 452
Cálculo del trabajo indicado de la bomba, conocido el diagrama del indicador 452
Trabajo consumido por la bomba 453
Trabajo exigido por el vástago del émbolo 454
Rendimientos 454
Determinación del rendimiento de las bombas 455
INDICE ALFABETICO 457