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Conservacion de la energia mecanica

2015-10-15T22:07:00.005-03:00

Cuando el trabajo que se entrega a una máquina (trabajo de entrada) es aproximadamente igual al trabajo que realiza la máquina (trabajo de salida), se dice que la máquina es “ideal”; en este caso la eficiencia de la máquina se acerca al valor de uno (e -> 1).

En la vida real la fuerza de fricción siempre está presente en las superficies sólidas, líquidas y gaseosas. Por ejemplo: el aire frena el movimiento de los automóviles, aviones y demás cuerpos; los líquidos también ofrecen fricción al deslizamiento de cuerpos en su interior o bien entre sus capas internas (viscosidad).

Disminución de la energía
Cuando hablamos de la ley de conservación de la energía mecánica se repite constantemente : “no habiendo rozamiento, si no hubiese rozamiento...”. Sin embargo, el rozamiento inevitablemente acompaña a cualquier movimiento. ¿Qué valor tiene una ley que no toma en cuenta una circunstancia práctica tan importante?. La respuesta a esta pregunta la aplazamos. Veamos a qué conduce el rozamiento.

Las fuerzas de rozamiento tienen dirección contraria al movimiento y, por lo tanto, efectúan un trabajo negativo. Esto da lugar a una pérdida forzosa de energía mecánica.

En lo que se refiere a los movimientos de los cuerpos en la Tierra, todos ellos están sometidos al rozamiento y pierden su energía mecánica. Por eso, el movimiento siempre cesa si no se puede mantener desde fuera.

Ésta es una ley de la Naturaleza. ¿Y si se consiguiese engañar a la Naturaleza? .
Entonces...entonces, se podría realizar el perpetuum móbile, que significa “movimiento perpetuo”.

Perpetuum móbile
Bertold, el héroe de la obra de Pushkin, Escenas de los tiempos caballerescos , soñaba con la realización del perpetuum móbile. “¿Qué es el perpetuum móbile?”, le preguntaban en medio de una conversación. “Es el movimiento perpetuo”, contestaba Bertold. “Si yo hallase el movimiento perpetuo, no vería con fin a la creación del hombre.
Hacer oro es un problema seductor, el descubrimiento puede ser curioso, lucrativo, pero hallar la solución del perpetuum móbile...”

El perpetuum móbile o móvil perpetuo es una máquina que trabaja, no sólo a pesar de la ley de la disminución de la energía mecánica, sino infringiendo la ley de la conservación de la energía mecánica, que, como ya sabemos, se verifica solamente en condiciones ideales, inexistentes, libres de rozamiento. El móvil perpetuo, una vez construido, tendría que comenzar a trabajar “por sí solo”; por ejemplo, girar una rueda o levantar pesos de abajo a arriba. El trabajo tendría que realizarse eterna y continuamente, y el motor no tendría que necesitar ni combustible, ni la mano del hombre, ni la energía del salto del agua, es decir, nada tomado del exterior.

El primer documento fidedigno conocido hasta ahora sobre la “realización” de la idea del móvil perpetuo pertenece al siglo XIII. Es curioso que, después de seis siglos, en el año de 1910, en una de las instituciones científicas de Moscú, haya sido sometido a “examen” un “proyecto” exactamente igual.

El proyecto de este móvil perpetuo se resuelve así: al girar la rueda, las pesas sobrecaen y, según la idea del inventor, mantienen el movimiento, puesto que las pesas caídas presionan con más fuerza, ya que actúan a mayor distancia del eje.
Construyendo tal “máquina” que, por cierto, no es tan complicada, el inventor llega a convencerse de que, después de dar una o dos vueltas por inercia, la rueda para. Pero esto no lo desanima. !Se ha cometido un error! : las barras hay que hacerlas más largas, hay que cambiar la forma de los dientes. Y el trabajo inútil, al que muchos de los inventores primitivos dedicaron su vida, continúa, claro que con el mismo éxito.

En general, no se propusieron muchas variantes de móviles perpetuos: diversas ruedas de automotores, que de principio no se diferenciaba mucho de la descrita, motores hidráulicos como el que se muestra en la figura 6 inventado en el año de 1634; motores que emplean los sifones o los vasos capilares (figura 7); la pérdida de peso en el agua (figura 8), la atracción de los cuerpos férreos por los imanes. No siempre se puede acertar a cuenta de qué pensaba el inventor al realizar el movimiento perpetuo.

Ya antes de haberse establecido la ley de la conservación de la energía, la afirmación de la imposibilidad del perpetuum móbile, la encontramos en la disposición oficial hecha por la Academia Francesa en el año de 1775, cuando ésta decidió no someter más a examen y a prueba ningún proyecto de móvil perpetuo.

Muchos mecánicos de los siglos XVII-XVIII se basaban ya en sus demostraciones en el axioma de la imposibilidad del perpetuum móbile, a pesar de que el concepto de energía y la ley de la conservación de la energía aparecieron en la ciencia mucho más tarde.

Actualmente, está claro que los inventores que procuran crear el móvil perpetuo no sólo entran en contradicción con el experimento, sino que también cometen un error de lógica elemental. En efecto, la imposibilidad del perpetuum móbile es una consecuencia de las leyes de la mecánica, de las que ellos mismos parten cuando argumentan su “invento”.

Es posible que, a pesar de su esterilidad, la búsqueda del móvil perpetuo haya jugado algún papel útil, puesto que, al fin y al cabo, condujo al descubrimiento de la ley de la conservación de la energía.

DISIPACIÓN DE LA ENERGÍA

La fuerza de rozamiento (o fricción cinética) disipa energía mecánica.

El rozamiento actua como una fuerza opuesta al movimiento. Así por ejemplo, al ser lanzado un cohete verticalmente hacia arriba (figura 9), observamos que éste se va deteniendo por la fuerza de gravedad; en forma análoga el cohete se va deteniendo cuando es lanzado horizontalmente sobre una mesa, como se muestra en la figura 10. Pero en el segundo caso desaparece la EC sin que aumente la EP.

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Maquinas Simples

2015-10-15T20:14:00.001-03:00

Empecemos por resolver un problema que se presentó en una excursión efectuada al poblado de Amecameca, en el estado de México: al automóvil de Oscar se le pinchó un neumático y como no llevaba gato hidráulico inmediatamente los tres acompañantes plantearon las siguientes alternativas para cambiarlo:
Juan propuso levantar el vehículo entre los tres (a), Cornelio propuso usar una polea fija (b), y Toribio quiso usar un tronco de madera como palanca (c).(ver figura 1)

Suponiendo que el automóvil se levanta a la misma altura en los tres casos, ¿en cuál de las opciones se realiza más trabajo?, ¿en qué forma se aplica menor fuerza?.

EFICIENCIA EN UNA MÁQUINA

Se realiza trabajo (We ) sobre la máquina para que ésta realice trabajo (Ws ) para levantar cargas (objetos).
Los instrumentos que funcionan, por un lado, bajando un objeto y, por lo tanto, haciendo trabajo y transmitiendo energía al sistema, y, por otro, subiendo otro objeto en general más pesado, sobre el cual el sistema realiza trabajo y, por lo tanto, le transmite energía mecánica, los llamaremos máquinas mecánicas, tal es el caso del torno, prensa hidráulica y, en general, las llamadas máquinas simples que ya se mencionaron.

El trabajo de salida siempre es menor que el trabajo de entrada.
En ingeniería la razón o cociente del trabajo de salida al trabajo de entrada se llama eficiencia o rendimiento de la máquina expresado con e =Ws /We .
Así por ejemplo, para saber cuál es la eficiencia de un polipasto que sube una caja de 3N hasta una altura de 0.25 m. Si la fuerza que se le aplica es de 2 N y desciende 0.50 m, tenemos que...

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Barreras Metalicas de Seguridad

2015-10-14T20:42:00.001-03:00

CRITERIOS DE APLICACIÓN DE BARRERAS DE SEGURIDAD METÁLICAS
SECRETARÍA DE ESTADO DE PLANIFICACIÓN E INFRAESTRUCTURAS
SECRETARÍA GENERAL DE INFRAESTRUCTURAS
DIRECCIÓN GENERAL DE CARRETERAS

Madrid, España - 2009

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Planificacion del Transporte

2015-10-14T20:27:00.000-03:00

Las ciudades en la actualidad constituyen complejos sistemas en los que se desarrollan un gran número de funciones fundamentales para la vida en el mundo moderno. A su vez, el proceso de urbanización es consustancial al desarrollo socioeconómico de los pueblos, haciendo que cada día un mayor porcentaje de la población viva en áreas urbanas, lo que plantea importantes problemas a la operación de los sistemas básicos de la ciudad.
Uno de los más importantes es el sistema de transporte urbano, que posibilita el movimiento de personas y bienes imprescindibles para mantener el desarrollo de las actividades socioeconómicas.

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Aprovechamiento Energetico de un curso de agua

2015-10-12T20:29:00.000-03:00

Apunte brindado por la catedra "Aprovechamiento de los recursos hidricos y maquinas hidraulicas" de la Universidad de La Plata.

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Sistemas de Lubricacion en Motores de Combustion interna

2015-10-12T19:51:00.000-03:00

Objetivos de la lubricación:

La lubricación en el motor tiene como objetivo primordial impedir el agarrotamiento (es cuando dos cuerpos metálicos, cuyas moléculas tienen tendencia a soldarse, son frotados por lo que se calientan y se sueldan) y disminuir el trabajo perdido en rozamiento. Interponiendo entre los dos metales una película de lubricante, se reemplaza el rozamiento de los metales por el interno entre partículas de la película, cuyo valor es considerablemente menor.

Las finalidades de la lubricación en los motores de combustión interna son:
1. Impedir el contacto directo entre partes acopladas en movimiento relativo
2. Refrigerar las partes lubricadas
Por ejemplo en algunos sistemas se pueden encontrar boquillas de aceite que rocían aceite en las partes inferiores de los pistones lo que elimina calor de la cabeza de los mismos, operando así más fríos.
3. Ayudar al estancamiento del pistón
El aceite ayuda a formar un sello a prueba de gas entre los anillos de pistón y las paredes del cilindro. El aceite reduce los escapes de gases al cárter en adición con lubricar el pistón y los aros

Los factores más importantes que influyen en la lubricación, además de las características propias de los lubricantes, son:
a) El grado de pulido que poseen las superficies en contacto
b) La naturaleza y dureza de los materiales que componen las partes acopladas
c) El huelgo existente en el acoplamiento

El aceite además actúa como un agente de limpieza. Al circular, lava y limpia los cojinetes y otras partes del motor. El aceite recoge partículas de suciedad y de arenilla, llevándolas de regreso al cárter. Las partículas mas grandes se depositan en la parte inferior del cárter, las más pequeñas se quedan en el filtro de aceite cuando este es enviado nuevamente al motor.

El exceso de lubricación puede causar excesiva suciedad en las bujías, para el caso de los motores de encendido por chispa, y generación de gran cantidad de humo por quemar aceite en todos los motores. Por el contrario una deficiencia de lubricante puede producir deformaciones, con estas el aumento de huelgos, y así el mal funcionamiento de motor.

La manera en que se contamina el aceite
La contaminación del aceite es producida tanto dentro como fuera del motor. Cuando se inflama la mezcla de combustible y aire en los cilindros, la alta presión producida por el proceso de combustión impulsa una cierta proporción de los gases más allá de los aros del pistón hacia el cárter. A estos gases se los llama gases soplados; aunque no contienen abrasivo, contienen en cambio vapor de agua indeseable, hollín y combustible no quemado.

La combustión interna es causada también por diminutas partículas que normalmente producen desgaste de las partes móviles del motor. Estas partículas son abrasivas y es necesario separarlas del aceite, pues de lo contrario continuarán circulando y produciendo más desgaste.

La fuente potencial principal de contaminantes abrasivos es exterior al motor y se encuentra en el aire que penetra a través del carburador. Se impide este tipo de contaminación mediante el filtro de aire.

Sistemas de lubricación
Se denominan sistemas de lubricación a los distintos métodos de distribuir el aceite por las piezas del motor. Se distinguen los siguientes:

• Lubricación por cuchara y salpicadura:
La cabeza de la biela recoge, con una cuchara, el aceite, el cual es mantenido a un nivel adecuado en el cárter. El aceite recogido por la cuchara penetra por inercia en el cojinete de la biela, y una parte del mismo es lanzado contra las paredes internas del cárter y del cilindro. Desde las paredes, el aceite va por gravedad a lubricar los soportes del eje cigüeñal y de la distribución a través de adecuados canales. Este sistema esta abandonado por su poca eficiencia.
• Lubricación forzada:
En este sistema el aceite se pone en circulación por medio de una o más bombas y es dirigido, mediante canales y/o tuberías los puntos que deben de ser lubricados. El aceite que fluye de las partes ya lubricadas es recogido en el cárter, desde donde es puesto nuevamente en circulación por medio de la bomba. El aceite es lubricado por medio del aceite que sale del cojinete del pie de la biela, lazando alrededor por la fuerza centrifuga. Dependiendo de las condiciones de uso se distinguen dos tipos de sistemas:

◘ Carter seco: Este sistema se emplea principalmente en motores de competición y aviación, son motores que cambian frecuentemente de posición y por este motivo el aceite no se encuentra siempre en un mismo sitio. En estos casos es necesario impedir que el aceite del cárter invada otras zonas, entonces e cárter tiene por único propósito recoger el aceite que pasa por gravedad a un tanque de derrame, o bien el sistema esta provisto de una bomba de recuperación (puedo o no estar acoplada a la bomba de circulación), la cual manda al tanque de derrame el aceite que va recogiendo del cárter. En la figura 1 se detalla un diagrama del sistema.

Fig.1: Consta de un depósito auxlilar (D), donde se encuenta el aceite que envía una bomba (B). Del depósito sale por acción de la bomba (N), que lo envía a presión total a todos lo órganos de los que rebosa y, que la bomba B vuelve a llevar a depósito (D).

◘ Carter húmedo: En este sistema, los motores usan un cárter de aceite húmedo, conocido así por estar constantemente lleno de aceite. El mismo llega impulsado por la bomba a todos los elementos, por medio de unos conductos, excepto al pie de biela, que asegura su engrase por medio de un segmento, que tiene como misión raspar las paredes para que el aceite no pase a la parte superior del pistón y se queme con las explosiones.

Completan el sistema un filtro de aceite, y un enfriador, montados por lo general a la descarga de la bomba de lubricación. El enfriador se usa tan solo cuando la capacidad del cárter y/o del tanque de derrame es insuficiente para el intercambio de calor. La presión se regula generalmente por medio de una válvula y de acuerdo con las indicaciones de un manómetro montado en el conducto.

• Lubricación por dosificación:
El aceite contenido en un deposito se introduce en el motor por medio de una bomba dosificador, para así poder lubricar todo el motor. Este es el caso de alguna motocicleta con cojinetes de bolas o de rodetes. Este aceite está destinado a ser quemado por completo.
• Lubricación por medio de mezcla aceite combustible:
El sistema se aplica en motores de 2 tiempos y de carburación, cuyo propio pistón se encarga de efectuar la compresión del fluido operante en el cárter. Únicamente en este casi se pone el aire carburado en contacto con el sistema biela-manivela y/o en condiciones de tener que lubricarlo.

Componentes del sistema:

1) Bombas de aceite

Su misión es la de enviar el aceite a presión y el una cantidad determinada. Se sitúan en el interior del cárter y toman movimiento por el árbol de levas mediante un engranaje o cadena.
Existen distintos tipos de bombas de aceite:

• Bomba de engranajes
Es capaz de suministrar una gran presión, incluso abajo régimen del motor. Esta formada por dos engranajes situados en el interior de la misma, toma movimiento una de ellas del árbol de levas y la otra gira impulsada por la otra. Lleva una tubería de entrada proveniente del cárter y una salida a presión dirigida al filtro de aceite.
En la figura 2 se muestra un diagrama de la bomba

Fig.2 Bomba de engranajes

• Bomba de lóbulos
También es un sistema de engranajes pero interno. Un piñón (rotor) con dientes, el cual recibe movimiento del árbol de levas, arrastra un anillo (rodete) de cinco dientes entrantes que gira en el mismo sentido que el piñón en el interior del cuerpo de la bomba, aspira el aceite, lo comprime y lo envía a una gran presión.
La holgura que existe entre las partes no debe superar las tres décimas de milímetro.
En la figura 3 se muestra un diagrama de este dispositivo

fig.3 bomba de rotor

• Bomba de paletas
Tiene forma de cilindro, con dos orificios (uno de entrada y otro de salida). En su interior se encuentra una excéntrica que gira en la dirección contraria de la dirección del aceite, con dos paletas pegadas a las paredes del cilindro por medio de dos muelles (las paletas succionan por su parte trasera y empujan por la delantera).

Fig.4 Bomba de paletas

Presión de aceite
La presión máxima del aceite se limita mediante una válvula de seguridad de presión.
Normalmente la presión máxima esta limitada a la presión mas baja que puede entregar el suficiente aceite a todas las partes del motor. La presión necesaria a velocidades bajas del motor debe ser lo suficientemente pequeña para lubricar todas las partes del motor y debe ser controlada la presión máxima de manera que la bomba no Cavite a velocidades altas.

La presión de aceite puede aumentar cuando la bomba tiene mayor capacidad que los puntos de “fugas”.
Estas holgaduras se diseñan de manera que no superen la capacidad de suministrar aceite de la que tiene la bomba. La bomba gira lentamente cuando el motor esta regulando, de manera que la capacidad de la bomba es baja; si las fugas son mayores que la capacidad de la bomba, la presión del aceite será baja.

Válvula de seguridad de presión
Dicha válvula se localiza dentro de la bomba o fuera de esta.
La mayoría utiliza un pistón o bola, provistos de un resorte. Cuando la presión de aceite llega a la presión establecida, forzará a la válvula contra el resorte calibrado, debido a que esta controla la presión máxima.
Cualquier cambio en la tensión del resorte de la válvula de seguridad, modificara la presión del aceite.
En los motores con válvulas interiores, el aceite liberado de la válvula fluye hasta un orificio de entrada, o en algunos casos, drena nuevamente al Carter motor, impidiendo que la bomba exceda la presión del motor y se produzca la cavitación en el motor.

2) Filtro de aceite

Hay tres estilos básicos de filtros de aceite: profundo, superficial u de doble medio (o combinado).

El filtro profundo, que se encuentra comúnmente en sistemas de derivación, era el tipo primario de filtro en uso hasta mediados de 19501 . Este filtro consiste en un recipiente lleno con fibras de algodón, madera desmenuzada y otros materiales capaces de atrapar las partículas finas de suciedad y absorber depósitos de lodo.

El filtro superficial, utilizado en los sistemas de circulación completa, atrapa suciedad y otros contaminantes ofreciendo baja restricción a la circulación del aceite. Debido a que no es necesario absorber lodo, este tipo de filtro está diseñado para detener las partículas abrasivas cuando el aceite incide sobre la superficie del elemento de filtro.
El filtro de tipo superficial está hecho con un papel resistente impregnado con resina alojado dentro de un recipiente. El papel es de naturaleza porosa, permitiendo que el aceite circule a través del mismo, separando simultáneamente las partículas microscópicas de suciedad. Aunque la mayoría de los contaminantes quedan detenidos en la superficie, un poco de suciedad queda atrapado dentro de las capas del papel mismo. Además, el papel está plegado para proveer una considerable área superficial de filtración dentro de un recipiente.
Debido a que estos filtros ofrecen alta eficiencia de filtrado, la mayoría de los filtros para aceites de vehículos automotores actuales pertenecen a este tipo (superficial con papel plegado).

El filtro de doble medio o combinado se utiliza también en sistemas de aceite lubricante de circulación completa.
Combina dos elementos filtrantes. En general, uno de los elementos está diseñado para separar las partículas contaminantes gruesas, mientras que el segundo atrapa las partículas finas.
La mayoría de los filtros de doble medio no tienen la alta eficacia para separar contaminantes abrasivos perjudiciales que posee un filtro que emplea un papel plegado de calidad.

La válvula de alivio.
Por definición, un sistema de circulación completa requiere que la totalidad del aceite pase a través del filtro durante su trayecto hacia los cojinetes. Si el filtro se tapona, se debe proveer algún medio para derivar el flujo de aceite a fin de asegurar que los cojinetes no quedarán desprovistos de lubricación.
Siempre es mejor la presencia de aceite no filtrado en los cojinetes, que la ausencia total de aceite. Para esa finalidad se emplea una válvula de alivio (o de derivación).
Bajo condiciones normales la válvula permanece cerrada. Cuando la restricción a la circulación a través del papel supera un nivel predeterminado, el resorte de la válvula de alivio es comprimido, permitiendo que el aceite derive al elemento de filtro.

Válvula antidrenaje.
Si el filtro de aceite está montado en una posición invertida u horizontal, el aceite se drenará nuevamente hacia el cárter cuando se detiene el motor, a menos que se impida que drene. Cuando se vuelve a poner en marca el motor, el aceite debe llenar al filtro antes que la válvula reguladora puede suministrar presión plena. Durante este tiempo (comúnmente 5 a 6 segundos), los cojinetes no quedan apropiadamente lubricados y se pueden producir daños.
La válvula antidrenaje evita que suceda esto al impedir que el aceite se drene del filtro.
Para impedir el retrodrenaje, la válvula debe sellar en dos lugares; en la junta de goma donde toma contacto con la placa de montaje y entre la placa de montaje y el asiento de la válvula de alivio.

Refrigeración del aceite
Debido a las altas temperatura el aceite pierde su viscosidad (se vuelve mas líquida) y baja su poder de lubricación.
Se emplean dos tipos de refrigeración:
1. Refrigeración por cárter
2. Refrigeración por radiador: El aceite pasa por un radiador controlado por una válvula térmica, la cual cuando el aceite esta demasiado caliente deja pasar agua que procede del radiador del sistema de refrigeración de agua(mientras esta frío el aceite no deja pasar agua).

Características de los lubricantes respecto a su empleo en el motor

Viscosidad

Esta característica se considera comúnmente como indice significativo para distinguir los diversos tipos de lubricante.
La viscosidad se mide por medio de unos aparatos adecuados que se llaman viscosímetros.

La medición consiste en medir el tiempo que tarda en fluir cierta cantidad de lubricante a través de un determinado orificio de salida, o bien establecer la relación entre el tiempo que tarda en fluir la misma cantidad de lubricante examen y la de un liquido patrón.

La viscosidad de los lubricantes disminuye rápidamente al aumentar la temperatura, por lo tanto un lubricante resulta de mejor calidad en tanto menor sea su variación térmica. En consecuencia, para valorar correctamente el comportamiento de un lubricante es necesario conocer la ley de variación de su viscosidad al cambiar la temperatura. (Para esto se tienen gráficos y tablas tabuladas).

La característica que señala la variación de viscosidad con la temperatura es el índice de viscosidad el cual da una idea de la resistencia de un aceite para variar su viscosidad con cambios notables de temperatura. Un índice bajo significa que el aceite tiene una viscosidad relativamente alta a baja temperatura y una viscosidad baja a alta temperatura.

Para motores convencionales se busca que este índice sea elevado. Pero los motores que deben funcionar en climas muy variados necesitan aceites con que correspondan con las temperaturas de funcionamiento, para lo cual se le agregan aditivos para evitar la variación de viscosidad.

Reducción de la fricción

El espesor o viscosidad del aceite es un factor importante para disminuir la fricción. Un aceite más delgado (menos viscosidad) crea menos arrastre.
Los aditivos para extremas presiones como el zinc o el fósforo, ayudan a proteger la superficie metálica del contacto directo. Este contacto puede ocurrir si es expulsado el lubricante de las superficies en movimiento.

Disminución del desgaste

Debido a que cuando el vehículo no está en funcionamiento, el aceite escurre de los componentes, la mayor parte del desgaste ocurre en el arranque del motor. Para disminuir este desgaste, el aceite debe permanecer en las piezas, y además debe fluir rápidamente a bajas temperaturas.
Los aditivos de extrema presión, permiten disminuir al máximo el desgaste en esos puntos y resistir de ser desalojados.

Mantener la viscosidad

Se entiende como índice de viscosidad, el valor que indica la variación de viscosidad del aceite con la temperatura.
Los lubricantes que resisten la tendencia natural a espesarse cuando están fríos y a adelgazar cuando están calientes, tienen un alto índice de viscosidad.
Los motores que funcionan en climas muy variados necesitan aceites que correspondan con las temperaturas ambientales.
Para conservar la viscosidad a los aceites multigrados, se les agregan polímeros químicos, los cuales son sensibles a la temperatura y modifican su fórmula molecular a altas y bajas temperaturas

Estabilidad antioxidante

Cuando el aire y el lubricante entran en contacto uno con otro, el oxígeno se combina con el aceite, esto se conoce como oxidación. El aceite caliente al reaccionar con el oxígeno, hace que se deteriore. Al oxidarse el aceite, se espesa y se forman ácidos.
Los aditivos antioxidantes ayudan a reducir la velocidad de oxidación y aumentar la durabilidad del aceite.

Propiedades de los detergentes dispersantes

Los detergentes dispersantes contribuyen a mantener en suspensión las partículas de suciedad.
La función de estos aditivos no es limpiar los motores, sino de evitar que se ensucien.

Las funciones de estos aditivos son:
• Mantener dispersas las partículas para que no se depositen en el motor, pudiendo ser eliminadas con facilidad.
• Neutralizar la acción ácida de algunos productos.
• Solubilizar algunos productos absorbidos por los detergentes.

Aditivos anti espuma

La adición de estos aditivos se debe a dos efectos principales que la espuma pueda ocasionar:
• Formación de tapones de aire en bomba y circuito de lubricación, lo que dificulta la llegada del aceite a la piezas del motor.
• Sobre la superficie del aceite puede favorecer las pérdidas por el respiradero del motor (venteo).

Estos aditivos actúan disminuyendo la tendencia a la formación de espuma y evitando la estabilidad de esta.

Aditivos depresores del punto de escurrimiento

Para evitar que los aceites dejen de fluir en condiciones de temperaturas extremas (bajas o altas) se utilizan estos aditivos.
Permiten que el aceite fluya en el arranque en frío y contrarrestan los inconvenientes de escurrimiento a elevadas temperaturas.

Aire en el aceite

El aire que se encuentra en el cárter, se mueve cuando el vehículo frena o da vuelta con rapidez.
Se utilizan en el interior de los cárter deflectores o láminas para mantener la entrada de la bomba con aceite en todo momento.
El giro del cigüeñal puede provocar un efecto de ventilador, el cual causará que el aceite sea batido con el aire y forme espuma.
Algunos motores utilizan un deflector o bandeja de fricción para detener el problema de batido en el aceite. Estas bandejas pueden ocasionar una reducción de potencia a velocidades altas del cigüeñal.

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Energia, medio ambiente y trabajo

2015-05-25T20:15:00.000-03:00

Muy buena publicación elaborada a partir de "La Confederación Sindical de Trabajadores y Trabajadoras de las Américas (CSA)".

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Energia, medio ambiente y trabajo

Sistemas de gestion ambiental

2015-05-25T20:07:00.001-03:00

Excelente archivo con respecto a educación ambiental.
Autores: Antonio Ferrer Márquez y Ángel Muñoa Blas

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Sistemas de Gestión ambiental

Manual de Drenaje Urbano

2015-04-24T22:10:00.001-03:00

MANUAL PARA EL DISEÑO DE PLANES MAESTROS PARA LA MEJORA DE LA INFRAESTRUCTURA Y LA GESTIÓN DEL DRENAJE URBANO
Presidencia de la Nación - Secretaría de Obras Públicas - Unidad Coordinadora de Programas con Financiación Externa
Donación del Gobierno de Japon
Excelente material por demás completo y detallado

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Muros Colados y otros métodos constructivos

2015-04-24T21:06:00.000-03:00

Departamento de Construcciones y Estructuras - CIMENTACIONES
F I U B A - Universidad de Buenos Aires - Facultad de Ingenieria.

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Introduccion al Hormigon Pretensado

2015-04-20T21:32:00.000-03:00

Apunte de la Catedra Hormigon II - Facultad de Ingenieria Unne

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Tension

2015-04-20T21:29:00.000-03:00

Metalica y Madera: Tension.
Estructuras de la Edificacion - Lola Martinez Rodrigo

Liquidos en Movimiento

2015-04-12T22:28:00.000-03:00

Material de la Universidad Nacional de Cuyo - Facultad de Ingenieria
Autores: ING. PATRICIA S. INFANTE - PROF. ADJUNTO ING. ALEJANDRA PUNTA - AYUD. DE PRIMERA

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Introducción a la topografia

2015-04-03T19:26:00.000-03:00

Definiciones..
Cartografía: Representación del terreno sobre un plano. Conjunto de técnicas para la elaboración de
mapas o planos realizados a través de datos topográficos, geodésicos y fotogramétricos.

Geodesia: Estudio global de la forma y dimensiones de la Tierra. La Tierra es un geoide con
variaciones, se puede representar como un elipsoide de 6378 km de radio en el ecuador y 6357 km en
los polos. Considerando que la Tierra es una esfera se utilizan las coordenadas geográficas(latitud y
longitud).

Red geodésica: Son unos triángulos que permiten relacionar las coordenadas geodésicas con las
coordenadas cartesianas.

Proyecciones cartográficas: Son una serie de cálculos matemáticos que nos van a permitir
transformar la esfera terrestre en un plano.

Hay tres tipos:
− Cilíndrica: Se proyecta la esfera en un cilindro que sea tangente al ecuador.
− Azimutal: Se hace un plano tangente al polo sur y se proyectan los puntos. Necesito dos proyecciones, una para el hemisferio norte y otra para el sur.
− Cónica: Se hace un cono tangente a un paralelo.

Todas tienen deformaciones.

Fotogrametría: Es una proyección cónica. Tiene el problema de la escala a la que obtenemos el
fotograma (aparece todo lo representado).
Con un fotograma podemos sacar datos planimétricos pero no altimétricos, esto se resuelve haciendo dos fotogramas de la misma zona y de distinta posición.
·
Topografía: Es como la geodesia pero a menor escala, suelen ser extensiones pequeñas, ya que si son
grandes hay que apoyarse en la geodesia. Estudio de los métodos necesarios para realizar una correcta
representación del terreno; la representación puede ser gráfica o numérica.
Ha de contener todos los detalles necesarios, tanto naturales como los creados por el hombre.
·
− Levantamiento: Se toman los datos del terreno y se elabora un plano.
− Replanteo: Dibujo que se hace sobre el plano para después llevarlo al terreno.
− La fuente de datos va a ser el terreno.
− La metodología topográfica: permite conocer el conjunto de técnicas para realizar los trabajos topográficos.
− El objetivo va a ser la representación de la geometría del terreno y materializar puntos (fabricar un plano).

En extensiones pequeñas se trabaja con la topografía y no tendremos en cuenta la curvatura terrestre.
Para hacer un levantamiento damos a unos puntos unas coordenadas y a partir de ellos obtendremos los demás puntos.

Para trabajos topográficos de grandes dimensiones tenemos que tener en cuenta la curvatura terrestre por lo que habría que utilizar la geodesia.

· Planimetría: Representación de los elementos sobre un plano horizontal.
· Altimetría: Representar sobre el plano horizontal las alturas.

Esto se puede hacer por separado o en forma conjunta que es lo que se llama taquimetría, es decir la
observación a la vez de la planimetría y altimetría.

APLICACIONES DE LA TOPOGRAFÍA

Levantamientos cartográficos: Se llevan a cabo en mapas de pequeña escala (1/200000,1/50000,etc). Se necesita el apoyo de la geodesia para pasar a superficie plana, será necesario apoyarse en la fotogrametría.

Levantamientos topográficos: Son levantamientos de escalas medias a grandes (1/5000, 1/100, 1/10
máximo), no es necesario tener en cuenta la curvatura terrestre y no hemos de recurrir a la geodesia.
Aunque si hacemos un canal o similar de gran longitud, en el que hay que superponer varios planos es
necesario tener en cuenta la geodesia.

− Levantamientos catastrales: Se realizan para determinar cómo es la planimetría de la parcela (1/5000).
− Levantamientos urbanos: Se hace en municipios para que quede representada la planimetría de cada
edificio o solar (1/500).

− Levantamientos para proyectos de ingeniería: Se hacen en el caso en que tenemos una escala grande y necesitamos una pequeña, entonces tenemos que hacer nuestro propio plano (1/1000).

Aplicaciones de ingeniería: Se realizan para llevar al terreno lo que hemos representado en el papel.
Se requiere de topografía para las plataformas petrolíferas, repetidores de televisión, etcétera.
·
Seccion 2. Sistemas de representación del terreno:

Mapa: Representación gráfica del terreno, de una parte de la superficie terrestre, en un plano. Se
clasifican en función de su extensión, por la finalidad que persigan y por la escala.

− Clasificación por su extensión: Generales (de gran extensión) y particulares (de pequeña extensión).
− Clasificación por su escala: Geográficos (escalas menores de 1/100000) y topográficos (escalas mayores de 1/100000).
− Clasificación por finalidad: Mapas temáticos (tratan de describir una serie de fenómenos que suceden sobre esa parte de la superficie terrestre) y Mapas topográficos(da a conocer el terreno representando todos los detalles, es la representación más perfecta de la superficie terrestre).

Plano: Es un tipo de mapa, se utiliza cuando se quiere representar una extensión pequeña, sin tener
que recurrir a la curvatura terrestre. También se denomina plano a la representación de elementos a
escala.
·
Los problemas que tenemos son:

− Dimensión: La solucionamos con la escala.
− Forma: Se soluciona con las proyecciones.

Escala: Un mapa o un plano han de guardar una relación de semejanza con la realidad, por eso se usa la escala. Es una constante proporcional o cociente de la distancia entre dos puntos en el mapa,
dividido por la distancia de esos dos puntos en la realidad.

Las escalas más comunes en topografía son 1/100, 1/200, 1/500, 1/1000, 1/5000, 1/10000, 1/20000, 1/50000.

Estaciones de Bombeo: Componentes - Planeamientos de la Instalación

2015-04-02T17:21:00.000-03:00

COMPONENTES DE LA ESTACIÓN DE BOMBEO

Debido a sus múltiples aplicaciones y a la gran cantidad de variables que puedan afectar su diseño las Estaciones de Bombeo tienen diversas formas y pueden variar en sus componentes. Básicamente todas las estaciones, mas allá de las diferencias que puedan tener cada una, están compuestas por siguientes partes, que se presentan en la figura 9 :

• Confinamiento para las Bombas y sus motores (Cámara seca)
• Una rejilla de entrada (trashrak)
• Un canal o conducto de entrada (sump) (Cámara húmeda)
• Un canal o una guía de descarga

Fig. 9: Componentes de la estación de bombeo

CÁMARAS DE BOMBAS

Las unidades se colocan de modo que ocupen el mínimo espacio, considerándose la circulación entre unidades y el tamaño de las bases. Es buena práctica colocar las unidades en una base escalonada, permitiendo un fácil acceso para inspección y mantenimiento.

Las bombas en instalaciones interiores se colocan en lugares limpios, secos e iluminados. En instalaciones exteriores lo importante es la elección apropiada del motor (intemperie).
En ambos casos se debe proporcionar suficiente espacio para poder desarmar la bomba.

Las cámaras secas se dimensionan de acuerdo al número y dimensión de las unidades a instalarse. Deberá considerarse el espacio para:

• Válvulas y accesorios
• Controles eléctricos
• Amortiguador del golpe de ariete
• Tubos de paso
• Derivación
• Bases y atraques

La cámara húmeda en estaciones de 2 cámaras se dimensionan según se tenga una instalación con carga de succión o altura de succión:

Con carga de succión: se debe considerar una altura mínima de agua de 1 metro sobre el eje de la bomba, para asegurar que siempre esté cebada. La longitud es la misma que la de la cámara seca. Ambas cámaras pueden quedar adosadas con un muro común, como se aprecia en la figura 10 o separadas, dependiendo del comportamiento del suelo.

Fig. 10: Cámara con carga de succión

Con altura de succión: el nivel mínimo de agua en la cámara se considera en relación a:

La carga neta positiva de succión para evitar cavitación, vibraciones y reducción en la capacidad y eficiencia.
La altura mínima sobre la boca de succión para evitar la entrada de aire es de 0,50 metros.
Las figura 11 y 12 presentan distintos diseños de este tipo.

Fig. 11: Cámara con altura de succión

Fig. 12: Cámara con altura de succión

La cámara para bombas de eje vertical se dimensiona de acuerdo con:

La dimensión de los equipos
El volumen de compensación
La altura mínima de agua para tener la sumergencia adecuada
La distancia entre el fondo del cárcamo y la campana de succión debe ser como se indica en la figura 13.

Fig. 13: Distancia del fondo del cárcamo a la campana de succión

PLANEAMIENTO DE LA INSTALACIÓN

El fabricante debe proporcionar todos los datos necesarios para poder planear correctamente la instalación. Sin embargo, pueden hacerse anteproyectos de la estación utilizando catálogos o usando los datos de una bomba semejante a la que se pretende instalar. Una vez conocida las características del equipo que se adquirirá, pueden hacerse los ajustes necesarios.

Es común darle mayor importancia a la elección de la bomba y equipo de cebado sin considerar debidamente la importancia de las tuberías y accesorios, que pueden afectar la eficiencia de la estación.

REGLAS GENERALES A CONSIDERAR

 Nunca debe usarse tuberías de diámetro menor que los de la brida de entrada y salida, de preferencia mayores, dado que las pérdidas continuas por fricción son mayores.
 El diámetro de la cañería de succión debe ser mayor o igual que el de la cañería de descarga.
 Dede colocarse reducciones excéntricas en la succión para evitar la formación de bolsas de aire. En las figuras 14.a) y 14.b) se aprecian las instalaciones incorrectas y correctas de cañerías

Fig. 14.a): Instalación incorrecta de cañerías

Fig. 14.b): Instalación correcta de cañerías

Los aumentos y reducciones en la descarga deben ser graduales para asegurar un escurrimiento eficiente y ahorro de energía.
Deben instalarse las cañerías de succión y descarga lo mas directamente posible y con un mínimo de codos y otras piezas especiales.
En cañerías de succión, debe tenerse en cuenta lo indicado en la figura 15

Nunca debe colocarse un codo en un plano horizontal directamente en la brida de descarga de la bomba. Entre el codo y la brida de succión debe usarse un tramo recto de 4 a 6 veces el diámetro de la cañería. En la figura 16 se presenta el diseño incorrecto y correcto de esta instalación. Un codo en las circunstancias desfavorables señaladas causa empuje desigual y pérdidas hidráulicas. Esto se debe a un mejor llenado de un lado de la cámara de succión y ojo del impulsor que en el otro.

Siempre que sea posible, la reducción en la succión y el aumento en la descarga deberán instalarse directamente a la brida de la bomba. Esto producirá mejor conversión de la velocidad y reducirá las pérdidas hidráulicas.

REQUISITOS DE SUCCIÓN

• La presión absoluta debe ser mayor que la presión de vapor del agua
• La línea de succión debe ser estanca para evitar que entre aire, lo cual reducirá la capacidad y hasta podría pararse el bombeo
• Cuando se tenga altura de succión debe considerarse la posibilidad de instalar una válvula de pié para evitar la instalación de un equipo de cebado. En este caso la longitud de la tubería en el extremo de la succión deberá ser mayor de 0,90 metros debajo del nivel de agua. Sino se lo usa, el extremo de la cañería debe acampanarse para disminuir la velocidad de entrada del agua
• Debe proporcionarse una línea de succión separada para cada bomba. Si esto no es posible, el múltiple de succión debe poseer las características indicadas en la figura 17.

• Las bombas verticales tienen un rendimiento muy sensible a las condiciones hidráulicas del canal de admisión. Ante pobres condiciones hidráulicas el rendimiento de este tipo de bombas estaría muy por debajo de su óptimo.

Dadas estas circunstancias la WES (Waterways Experiment Station) del Cuerpo de Ingeniero de la Armada de los EEUU (USACE) desarrollo en los 90´ una toma para este tipo de bombas que difiere de la clasica campana, denominada FIS (Formed Suction Intake).
El FIS es usado en bombas para mejorar el flujo a los impulsores de bombas verticales. Puede usarse en casi cualquier aplicación, sin embargo, es recomendada cuando hay condiciones de flujo adversas.

El tamaño del FIS va estar dado por el diámetro de la toma (D) (ver figura 18). La WES afirma que cualquier modificación en las proporciones de las dimensiones va a ser en decremento de las condiciones de flujo. La desventaja que presenta el FIS es que tiene mayor perdida localizada (15% mayor que la toma acampanada).

Todas las variables de diseño en este tipo de toma va ha centrarse en reducir su altura, ya que, con esto se consigue elevar la solera del canal de admisión (menor movimiento de suelo) y reducir la elevación de los impulsores (se incrementa el NPSHADM en el impulsor).

DISEÑO DE LA ADMISIÓN

Frecuentemente se encuentran diversas dificultades cuando se usa un tubo de admisión vertical para una bomba. Con un nivel bajo de líquido en la cámara de admisión o con insuficiente inmersión de tubo de admisión, puede producirse un vórtice, produciendo entrada de aire al conducto.

Los canales que guían el agua a las bombas verticales afectan considerablemente el comportamiento de la unidad y su efectividad. Es por eso que aún cuando las admisiones para instalaciones de una sola bomba son relativamente simples, las de varias bombas requieren bastante ingenio en su diseño, particularmente cuando la capacidad se aumenta con la inserción de mas bombas.

El flujo en un canal es el aspecto mas importante en el estudio de la estabilidad hidráulica de la estación, el principal problema a resolver es el de evitar la formación de remolinos y vórtices (ver figura 19), es por eso que debe tener en cuenta las siguientes condiciones:

• Velocidad baja y uniforme en todos los casos (menor de 0,9m/seg según Tyler). Una forma de lograrlo está indicado en la figura 20, a través de un canal de admisión normal al sentido de escurrimiento de las aguas del cauce
• Llegada a las toma de las bombas en todas las direcciones
• Mínimo disturbio hacia otras unidades

Tratando, entonces, de cumplir con estas condiciones flujo se imponen ciertas restricciones en el diseño:

• Las velocidad media en el canal de admisión, en defensas contra inundación, no debe ser mayor que 0,37m/s y para velocidades y para operaciones intermitentes no mayor a 0,49m/s (según USACE). Para obtener estas velocidades la profundidad del canal debe variar con el ancho W.
• No deben realizarse esquinas pronunciadas, vueltas abruptas.
• La pendiente de la solera del canal no debe ser superior a 10º para mantener velocidades bajas.
• Debe realizarse una disposición simétrica para asegurar que llegue el mismo caudal a todas las unidades y evitar disturbios. La figura 21 presenta un diseño de estas características.

• Cada vez que el trazado de la estación lo permita se debe colocar un portón de admisión en frente de cada bomba, para evitar efectos de oleadas (surge) y reducir la velocidad.
• Antes de llegar a la toma, el agua debe estar encausada en túneles o guías con la suficiente longitud para estabilizar el flujo. Con un canal de 7D de largo se elimina los disturbios de flujo.
• Debe colocarse muros o pantallas entre bombas para evitar la formación de vórtices que se producen por las distancias existentes entre campanas, según lo indicado en las figuras 22 y 23. Estas pantallas deben estar separados de las bombas a una cierta distancia.

• Protección contra el oleaje. El oleaje puede afectar la operación automática de parada de la bomba, para la cual el USACE aconseja :

1. levantar el piso de operación de la estación de bombeo por sobre el nivel de suelo y proveerle de compuerta para el efluente, para confinarlo, debe ser construída una cuenca de captación adyacente provista de drenes por gravedad.
2. Un tanque especial para oleaje o cuenca de oleaje en algún punto cercano a la estación. La efectividad de este método depende del área horizontal provista por la elevación a la cual el tanque se convierte efectivo. Este método reduce todo tipo de olas.
3. Un canal de entrada provisto de una presa reguladora que descarga a un segundo canal manteniendo constante el gradiente hidráulico.

Debido a que el espacio es costoso y un canal muy grande tiende a inducir corrientes secundarias, rara vez es conveniente excederse un ancho de 2D.

Cuando el flujo se aproxima a la toma en una dirección es conveniente un muro atrás de la bomba.

La figura 24 presenta una disposición de este tipo que ayuda a evitar la formación de vórtices en el agua muerta atrás de bomba. Es buena practica colocar este muro a ¾ D del centro de la bomba.

En caso que la dirección de flujo sea paralela a la de la disposición de las bombas :

 Debe evitarse la colocación de muchas unidades en un canal largo. Esto es debido al peligro de interferencia mutua.

 Debe eliminarse la turbulencia de flujo cuando este pasa de una bomba a la siguiente. El ancho del canal debe ser tal que :

W/D=1+(4.D+8.D.N)/3H

Donde:
D: diámetro de la campana
H: profundidad del agua
N: número de bombas en la dirección de la corriente

 El esparcimiento entre bombas debe ser lo bastante amplio para estabilizarlo y redistribuir el flujo conforme pasa cada una de las bombas. Probablemente es adecuada una distancia de 2,5 a 3 veces el ancho del canal.

Vale acotar que al aumentar la capacidad de las bombas los vórtices se hacen mas pronunciados.

REQUISITOS EN LA DESCARGA

DISEÑO DE LA CAÑERÍA DE DESCARGA

Los factores mas importantes para el diseño de una cañería de descarga son:

• Tamaño del tubo de descarga
• Velocidad del líquido
• Longitud de la cañería
• Número y tipo de accesorios
• Naturaleza general del diseño (Tipos de descargas)

 Recto
 Con gran cantidad de cambios de dirección, vueltas y conexiones laterales

• Si el líquido se deposita en las paredes del tubo (con la correspondiente reducción del diámetro y mayor perdida por fricción).

Tamaño del Tubo:

El diámetro del tubo adoptado estará dado en virtud de los costos operacionales, de mantenimiento y al costo inicial. Cuanto mayor sea el diámetro menor será el gasto operacional (menores pérdidas por fricción) y de mantenimiento, pero mayor será el gasto inicial.

Velocidad del líquido:

La velocidad en la descarga oscila entre 1 y 2 m/seg, nótese que una vez que el líquido se encuentra bajo presión en el lado de descarga de la bomba puede usarse velocidades mas altas que en la succión, sin peligro de dificultad. La velocidad quedará definida a través de estudios económicos.

Longitud de la cañería:

El trazado de la cañería de descarga va estar dado en función de obtener las menores pérdidas posibles, ya sea, a largo de toda su longitud (por fricción) o localizadas. Para ello es conveniente cumplir con siguientes pautas:

• La ruta desde la bomba hasta la descarga debe ser lo mas directa posible.
• Colocar el mínimo posible de válvulas, accesorios y cambios de dirección.
• Cuando se utilicen válvulas y dobleces deberán ser del tipo de radio grande
• Debe instalarse una válvula de seccionamiento y una de retención junto a la bomba, esta última se coloca entre la bomba y la válvula de seccionamiento. La válvula de retención protege la bomba contra sobrepresiones durante el golpe de ariete.
• La válvula de seccionamiento puede usarse para controlar el gasto de la bomba, en este caso se trata de una válvula mariposa.
• Las conexiones al múltiple de descarga se efectúan según figura 17 (sentido inverso)
• En las descargas de bombas verticales tipo sifón se debe considerar una válvula de alivio y entrada de aire según lo indicado en la figura 25.

• Juntas flexibles: su uso es necesario para tomar esfuerzos causados por movimientos diferenciales, cambios de temperatura y vibraciones
• Atraques: las tuberías deben atracarse perfectamente, por lo cual el cálculo de la fuerza que actúe en ellas es importante para lograr un diseño adecuado
• En líneas de descarga se coloca válvulas de entrada y alivio de aire en las crestas para evitar vacíos por rotura de la columna de agua y para eliminar aire acumulado

TIPOS DE SISTEMA DE DESCARGA

Los sistemas de descarga mas usados para defensa de las inundaciones son:

• Por encima de la protección (con o sin sifón)
• A través de la protección.

Por encima de la protección:

La cañería de descarga por sobre la protección consiste en cañerías individuales por cada unidad de bombeo o una cañería de descarga múltiple que será la que corra por sobre la protección.

Descarga como sifón:

Usualmente es justificable el uso de cañerias de descarga como sifón por razones de potencia debido a la menor altura de presión cuando se ceban.
Si el sistema de descarga opera como un sifón, el diseño debe ser tal que permita el auto-cebado y el menor nivel de descarga no debe ser menor de 8,5m desde el tope de la cañería de descarga. El infrados de la cañería de descarga, en su tramo mas alto, debe estar por encima del máximo nivel de inundación previsto, para el sellado del sifón.

Dos tipos de terminaciones son usados para el sistema de sifón, estos se aprecian en la figura 26 y son:

• Estructuras de hormigón con una presa para sumergir la terminación de la cañería.
• Con la salida dada vuelta hacia arriba (tipo saxofón).

Vale acotar que la descarga de las distintas unidades de bombeo en una sola cañería múltiple será económicamente efectiva para bombas pequeñas y cuando no se use sifón.

A través de la protección:

Este tipo generalmente consiste en cañerías individuales terminadas en una cámara de descarga o muro de protección.. El flujo de la cámara descarga puede ser llevado por conductos hasta donde hasta el lugar final donde se recibirá el cuerpo de agua.

En general dos consideraciones deben tenerse en cuenta para evitar el flujo inverso cuando la descarga es a través de la protección:

• La descarga debe terminar con una compuerta de vasculante.
• Debe colocarse válvulas de retención, compuertas de emergencias en caso de que la compuerta vasculante falle

Toda cañería de descarga debe tener ventilación ubicada aguas arriba de la compuerta de vasculante para prevenir golpe de ariete (vacuum bounce of the flap gate).

ESPECIFICACIONES GENERALES

Bases:

Para el caso mas común, como bombas con motor eléctrico, las bases son cualquier estructura suficientemente pesada para proporcionar un soporte rígido al área total de la placa de apoyo y absorber cualquier esfuerzo y vibración normales.

Las bases de concreto semienterrada son las mas satisfactorias. Las dimensiones dependen del tamaño del equipo y las características del suelo. El fabricante proporcionará el diseño para la localización de los pernos de anclaje.

El montaje de bombas verticales se puede apreciar en la figura 27 para el cual se utiliza un marco métalico para fijar a placa de apoyo de la unidad. Generalmente se usan canales y viguetas H. La vigueta I tiene poco patín para hacer los agujeros convenientes.
Una vez alineadas las bombas, será necesario rellenar el espacio entre la placa y la base antes de hacer la conexión de tuberias según lo indicado en la figura 28.

En la figura 29 se presenta el diseño típico de un sistema de bombeo con altura de succión, el cual cuenta con todos los elementos típicos componentes del sistema

Bibliografía:
OPS y OMS. Bombas para agua potable. Editorial OPS y OMS. (Diciembre de 1966) 269 pág.
Tyler. Bombas- Su selección y aplicación
US Army Corp of Engineers. Mechanical and electrical design of pumping station. EM 1110-2-3102 (March 1994)
US Army Corp of Engineers General Principles of Pumping Station Design and Layout EM1110-2-3102 (Feb 95) 34 pág.
Jardim, Sergio B, Sistemas de Bombeamto, Sagra-Dc Luzzatto (1992) 163 pág.

Estaciones de Bombeo: Clasificación

Estaciones de Bombeo: Generalidades

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Estaciones de Bombeo: Clasificación

2015-04-02T16:15:00.000-03:00

CLASIFICACIÓN DE ESTACIONES DE BOMBEO

El tipo mas simple de las Estaciones de Bombeo consiste en una construcción de dos aguas para una pequeña unidad individual. Existen diversas clasificaciones, la mas común clasifica a las estaciones de bombeo grandes, en dos tipos generales que a continuación se describen.

• Casa Seca: las bombas están alojadas en una cámara profunda seca

Las estaciones de bombeo de Casa seca pueden ser de 1 o 2 cámaras

Estaciones de bombeo de 2 cámaras: en una se tendrá la entrada de agua y un depósito que sirva para conectar la succión, denominada “cámara húmeda”, y en el otro, que se denomina “cámara seca” se colocan los equipos de bombeo. La primer cámara puede no existir como tal, sino que puede ser simplemente una fuente natural. Un ejemplo de estaciones de bombeo de 2 cámaras se presenta en la figura 6.

Fig. 6: Estación de bombeo de 2 cámaras

Estaciones de bombeo de 1 cámara: se usa para bombas de eje vertical y consisten en una sola cámara donde se tiene la entrada de agua, el almacenamiento necesario y los equipos de bombeo. En la figura 7 se describe un diseño de este tipo.

Fig. 7: Estación de bombeo con bombas verticales en una cámara

• Casa Mojada: las bombas están sumergidas en el agua. Un ejemplo se aprecia en la figura 8.

Fig. 8: Estación de bombeo de casa mojada

Estaciones de Bombeo: Componentes - Planeamientos de la Instalación

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Estaciones de Bombeo: Generalidades

2015-04-02T15:54:00.000-03:00

INTRODUCCIÓN

Las estaciones de bombeo son de gran importancia en ingeniería y largamente utilizadas en obras de saneamiento Básico, en especial en abastecimiento de agua y desagües de aguas servidas, debido principalmente a la gran flexibilidad operacional que presentan y a la apreciable reducción de costos globales que introducen en los sistemas.

La conducción de líquidos por gravedad presenta grandes restricciones de orden técnica, poca flexibilidad de uso, tornándose inviable en muchas situaciones.

Las estaciones de bombeo representan un recurso técnico de mucho valor y de amplia aplicación exigiendo por ello, un criterio de dimensionamiento que envuelve varias fases donde son tenidas en cuenta las exigencias técnicas y las de orden económico para que se pueda obtener un buen resultado en términos de desempeño y costos razonables.

APLICACIONES DE LAS ESTACIONES DE BOMBEO

1) Abastecimiento de agua

Se emplea tanto en las obras de toma para enviar el agua hasta la cámara de carga, como se aprecia en la figura 1, como para elevarla hasta la cisterna, de donde posteriormente se realiza la distribución a la red, según se aprecia en la figura 2

Fig. 1: Esquema básico de un sistema de abastecimiento público de agua potable

Fig. 2: Detalle del proceso de potabilización 1- Planta de tratamiento. 2- Reservorio de agua tratada. 3- Estación de bombeo. 4- Reservorio de agua tratada ( elevado )

2) Sistema de aguas residuales

Se lo emplea cuando es necesario recuperar cota, se trata generalmente de una estación de 2 cámaras. La figura 3 presenta un caso de estos.

Fig. 3: Elevación para recuperación de cota en desagues cloacales

3) Desagüe de aguas pluviales

En áreas de topografía plana donde el flujo superficial es lento y también con regiones muy bajas, se presentan fenómenos de inundación cuya incidencia y duración depende de la intensidad de la lluvia. En la figura 4 se describe un ejemplo de la aplicación de estaciones de bombeo en desagües pluviales.

Fig. 4: Estaciones de bombeo para protección contra lluvias

4) Sistemas de irrigación:

Para implementar sistemas de riego muchas veces es necesario salvar el desnivel topográfico, como lo indica la figura 5, entre la fuente de agua y la parcela a regar, como así también el agua debe tener la suficiente presión para permitir su efectiva distribución.

Fig. 5: Irrigación por bombeo

Estaciones de Bombeo: Clasificación

Estaciones de Bombeo: Componentes - Planeamientos de la Instalación

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Diseño, Calculo y Seleccion de Tuberias

2015-03-27T16:57:00.002-03:00

Criterios de Diseño, Cálculo y Selección de Tuberías en Base al Criterio de las Prestaciones Equivalentes

Autores: Ing. Luis E. PÉREZ FARRÁS - Ing. Sandra PÉREZ
Fuente: FIUBA - Facultad de Ingenieria - Universidad de Buenos aires

En general nos encontramos con el hecho de que en el mercado compite un determinado número de tuberías de distintos materiales y, por otra parte, no han sido todavía, convenientemente difundidas las reglas precisas que posibilitan la selección más adecuada a los requerimientos de cada proyecto en particular, la que queda supeditada a criterios o simpatías de los proyectistas, las más de las veces, sin fundamentos en criterios ingenieriles.

Es el objetivo del presente trabajo tratar de clarificar los conceptos que deben ser tenidos en cuenta, para poder lograr una decisión correcta a la vez que económica, y que además, asegure eficientemente la prestación del servicio requerido.

Calculo de Tuberias

2015-03-26T20:33:00.002-03:00

Apunte proporcionado por la catedra Hidraulica General de la Facultad de Ingenieria de la UNNE.

Intersecciones Giratorias o Glorietas.

2015-03-24T18:29:00.000-03:00

Definición y tipos

A los efectos de la presente Instrucción, se entiende por intersección giratoria o glorieta a toda intersección que se basa en la circulación de todos los vehículos por una calzada anular, en la que confluyen las diferentes vías, que discurre en torno a un islote central y que funciona con prioridad a los vehículos que circulan por la calzada anular.

Por sus especiales funciones y características en relación a la glorieta convencional, se distinguen los siguientes tipos específicos:

Miniglorietas: glorietas con islote central de pequeño diámetro, normalmente inferior a cuatro (4) metros y, en general, montable para permitir el paso de vehículos pesados.

Glorietas dobles: conjuntos de dos glorietas completas, de similares dimensiones, que se sitúan contiguas, unidas por un tramo recto de vía.

Glorietas a distinto nivel: aquellas que se construyen directamente encima o debajo de una vía, para solucionar su intersección con una vía transversal.

Intersecciones anulares: un tipo de intersección giratoria en las que existe una circulación doble, en los dos sentidos, a lo largo de la calzada anular y, generalmente, dispone de miniglorietas de tres ramales frente a las vías que confluyen en ella.

Glorietas partidas: en las que la vía principal de la intersección atraviesa el islote central. No son propiamente intersecciones giratorias, puesto que en ellas gran parte del tráfico no circula por la calzada anular, sino que la atraviesa, y los vehículos que circulan por ella deben ceder paso a la corriente principal.

Glorietas semaforizadas: intersecciones con calzada circular que cuentan con un sistema de semaforización permanente o activable en horas punta. No son, tampoco, intersecciones giratorias puras, pero constituyen a menudo la forma de mejorar el rendimiento de las glorietas congestionadas.

Especificaciones

Para el diseño de intersecciones giratorias o glorietas, en todo lo que no se contemple en esta Instrucción, se atenderá a lo dispuesto en "Diseño de glorietas en carreteras suburbanas"en Hoz, Carlos de la; Pozueta, Julio, 1995.

Islote central

Se recomiendan islotes centrales de forma circular o elipsoidal, con excentricidad entre 3/4 y 1, de diámetros comprendidos entre los 15 y los 30 metros.

En caso de disponerse bordillos en torno a la calzada anular, se recomienda que sean de tipo montable y se sitúen, al menos, a un metro de la línea blanca de delimitación de dicha calzada.

Para miniglorietas, se recomiendan diámetros del islote central en torno a los cuatro (4) metros. El islote debe construirse abombado, con materiales diferentes a los del resto de la calzada y no debe llevar bordillos, señales, ni ningún tipo de obstáculo físico.

Anchura de la calzada anular

En general, el número de carriles de la calzada anular no deberá superar a los de la entrada más amplia. La anchura de los carriles deberá incorporar los sobreanchos correspondientes a su radio de giro. A título indicativo pueden establecerse un mínimo de cinco (5) metros de anchura, para calzadas anulares de un solo carril y radios de islote medios (8-20 m), y ocho-nueve (8-9) metros para calzadas de dos carriles.

En miniglorietas, la anchura recomendable de la calzada anular es de cinco (5) a ocho (8) metros.

Peralte

En la calzada anular, se recomiendan peraltes hacia el exterior, de hasta un 3% de pendiente, que permitan recoger las aguas de lluvia en el perímetro exterior y hagan más visible la glorieta.

Ángulos de las vías y los ramales de entrada

A efectos de mejorar su percepción, se recomienda que todos los ejes de las vías confluyentes en una glorieta pasen por el centro del islote central.

La prolongación de los ejes de los carriles de entrada a una glorieta debe, obligatoriamente, cortar a la circunferencia exterior del islote central, a efectos de que los conductores se vean obligados a cambiar la trayectoria de entrada, con la consiguiente reducción de velocidad (deben evitarse entradas tangenciales, que animan a mantener e incluso aumentar la velocidad).

Se recomienda que los ejes de los carriles de entrada a la glorieta formen un ángulo entre 20º y 60º con la tangente a la calzada circular en el punto en que la cruzan, para evitar velocidades excesivas de entrada o ángulos próximos al normal con los vehículos que circulan por el anillo.

Capacidad

La capacidad de las glorietas no depende exclusivamente de su geometría, sino, también, de la proporción de tráficos en cada entrada (tráfico de entrada, de salida y el denominado tráfico molesto) y debe calcularse para cada uno de los ramales de acceso.

Para el cálculo de la capacidad de cada entrada, el proyectista podrá utilizar cualquiera de los procedimientos contrastados disponibles.

Para el cálculo de la capacidad de cada entrada, el proyectista podrá utilizar cualquiera de los procedimientos contrastados disponibles. Entre ellos, puede utilizarse, para el caso de entrada y calzada anular de un único carril, la fórmula del CETUR, 1989 (Segun Bibliografia)

Qe = 1.500 - 5/6 (Qc + 0,2Qs)

Donde:
Qe es la capacidad de una entrada en vehículos/hora
Qc es el tráfico que circula por la calzada anular enfrente de la entrada (tráfico molesto), en vehículos/hora
Qs es el tráfico que sale por el mismo brazo, en vehículos/hora.

Para el caso de glorietas que no cumplan las especificaciones de un solo carril en la entrada y en el anillo, deben realizarse las siguientes correcciones:

En glorietas de diámetro amplio (más de 30 metros), una anchura de la calzada anular de 8 metros permite la doble circulación. En esos casos, debe utilizarse un tráfico molesto del 70% del estimado, es decir, multiplicarlo por 0,7.

En glorietas urbanas de pequeño diámetro (10-30 metros), se considera que una anchura media de la calzada anular de 8 metros no permite la doble circulación, pero si las entradas en doble circulación con salida inmediata a la derecha. En estos casos, el tráfico molesto estimado debe multiplicarse por 0,9.

En entradas con dos carriles, la capacidad debe considerarse un 40% mayor, por lo que el resultado de la fórmula debe multiplicarse por 1.4

Mediante este primer cálculo puede estimarse los parámetros globales de la glorieta (nº de carriles, diámetro mínimo, etc). Para la definición geométrica precisa de la misma, así como para el cálculo de la longitud de colas, deberán utilizarse alguno de los métodos explicados en "Diseño de glorietas en carreteras suburbanas", Hoz, Carlos de la; Pozueta, Julio, 1995, de la Comunidad de Madrid, o en otros manuales publicados (segun bibliografía).

El cálculo de la capacidad de las entradas a glorietas, y particularmente el de la longitud de colas previsible, es especialmente importante en aquellas en las que confluyen las rampas de salida de autopistas o autovías (normalmente, del tipo desniveladas o dobles), cuyo funcionamiento pudiera verse afectado por la prolongación de las filas de vehículos en espera de entrada a la glorieta. En esos casos, debe asegurarse, mediante una adecuada longitud de la rampa de conexión de la autopista a la glorieta, que las colas de la glorieta no alcanzarán el tronco principal de la autopista.

Visibilidad

La reducción de la velocidad que consiguen las glorietas en la circulación se produce, en gran medida, por la percepción que tienen los conductores de la existencia de un obstáculo en su camino (el islote central de la glorieta), que les obliga a frenar, para desviar su trayectoria y rodearlo. Es decir, las glorietas, en tanto que reductores de la velocidad, actúan básicamente por la percepción visual del obstáculo que suponen al tráfico. De ahí, la importancia que tiene en las glorietas una buena visibilidad en sus accesos.

Ámbito de aplicación

Las glorietas, con la pérdida de prioridad que imponen a todas las vías que en ellas confluyen, son intersecciones muy adecuadas para marcar cambios en el régimen de circulación. En particular resultan muy útiles:

Para realizar la transición del régimen de circulación continuo de campo abierto, al régimen urbano.

Para conformar el punto de entrada a un núcleo urbano o a un área, sea ésta residencial, industrial o comercial.

Como reductores de velocidad, en general.

Funcionan adecuadamente con muy diversas configuraciones (3, 4, 5 o más ramales), ángulos de entrada (resuelven ángulos de encuentro de todo tipo) y localizaciones (a nivel, elevadas, etc).

Las glorietas experimentan problemas de funcionamiento y, en particular, de seguridad, con una presencia significativa de peatones, cuyos recorridos penalizan. Asimismo, se les considera peligrosas para los ciclistas. Por ello, los pasos de peatones y ciclistas por las glorietas deben estudiarse con especial atención (ver Ficha 9.2).

No se adaptan bien al régimen del tráfico semaforizado, es decir a la llegada de "emboladas" de vehículos.

Resultan de muy difícil compatibilidad con las plataformas reservadas al transporte público o con los carriles de funcionamiento reversible.

Las glorietas dobles y las glorietas a distinto nivel son de utilidad para resolver las intersecciones de autovías o autopistas con vías de la red principal y locales colectoras, en secciones constreñidas, particularmente, cuando van en desmonte o elevadas.

Las intersecciones anulares, aunque exigen complejos sistemas de prioridad, se han mostrado eficaces en intersecciones con fuertes intensidades de circulación, aumentando la capacidad de las glorietas previamente existentes.

Las intersecciones anulares, aunque exigen complejos sistemas de prioridad, se han mostrado eficaces en intersecciones con fuertes intensidades de circulación, aumentando la capacidad de las glorietas previamente existentes. La regulación semafórica de las glorietas puede ser interesante para solucionar problemas concretos de congestión en hora punta, cuando la descompensación entre el tráfico de los ramales de acceso puede llegar a impedir el paso de la corriente minoritaria, volviendo posteriormente al funcionamiento automático sin regulación. Este tipo de regulación puede ser necesaria en áreas urbanas y en aquellas con importante tránsito de peatones.

INSTRUCCIONES BÁSICAS

La prolongación de los ejes de los carriles de entrada a una glorieta debe, obligatoriamente, cortar a la circunferencia exterior del islote central

Para el diseño de intersecciones giratorias o glorietas, en todo lo que no se contemple en esta Instrucción, se atenderá a lo dispuesto en "Diseño de glorietas en carreteras suburbanas", Hoz, Carlos de la; Pozueta, Julio, 1995 de la Comunidad de Madrid.

INSTRUCCIONES COMPLEMENTARIAS

Disponer islotes centrales de forma circular, o elipsoidales con excentricidad entre 3/4 y 1, de diámetros comprendidos entre los quince (15) y los treinta (30) metros. El número de carriles de la calzada anular no deberá superar a los de la entrada más amplia. La anchura de los carriles deberá incorporar los sobreanchos correspondientes a su radio de giro.

Para miniglorietas, se recomiendan diámetros del islote central en torno a los cuatro (4) metros. El islote debe construirse abombado, con materiales diferentes a los del resto de la calzada y no debe llevar bordillos, señales, ni ningún tipo de obstáculo físico. La anchura recomendable de la calzada anular es de cinco (5) a ocho (8) metros.

Se recomiendan peraltes hacia el exterior, de hasta un 3% de pendiente, que permitan recoger las aguas de lluvia en el perímetro exterior y hagan más visible la glorieta.

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Propiedades Fisicas de los Suelos

2015-03-23T21:24:00.000-03:00

FACULTAD DE AGRONOMÍA - UNIVERSIDAD DE LA REPÚBLICA
Dpto. SUELOS y AGUAS

Autores: Ing. Agr. L. Rucks - Ing. Agr. F. García. - Ing. Agr. A. Kaplán - Ing. Agr. J. Ponce de León. -Ing. Agr. M. Hill

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Importancia de la Permeabilidad en los Hormigones

2015-03-20T20:10:00.000-03:00

Cómo elaborar hormigones menos permeables y más durables

El hormigón es un material poroso. El volumen, tamaño y distribución de los poros y sus características regulan la rapidez con que el hormigón absorbe agua y otros líquidos o gases, y su permanencia en los mismos.

Se entiende como permeabilidad la velocidad con que el agua y otros líquidos fluyen a través del hormigón.

Cuanto más permeable sea el hormigón menor será su durabilidad. Un hormigón permeable es propenso a su desintegración porque el agua que penetra en sus poros se expande por congelación sometiéndolo a tensiones que no puede soportar. Igualmente la fácil penetración de sulfatos, ácidos y otros productos químicos agresivos aceleran el proceso de destrucción del hormigón, así como de las barras de acero en los hormigones armados.

Por lo anteriormente expuesto, la reducción de la permeabilidad es una manera efectiva para mejorar la durabilidad del hormigón y para lograrla se deben conocer los factores que más influyen en esa reducción.

El hormigón tiene un sistema de poros internos y vacíos comunicados entre sí; su tamaño, número y continuidad hacen al hormigón más o menos permeable a gases, líquidos y sales disueltas. Estos poros pueden presentarse en la pasta de cemento, en los agregados y en la zona de contacto de ambos.

Las cavidades y vacíos dejados por el agua bajo el refuerzo y los agregados aumentan la permeabilidad del hormigón. Puede decirse que todas las etapas de la construcción del hormigón, desde la selección de los materiales hasta las prácticas constructivas, influyen de algún modo sobre la permeabilidad del hormigón.
No obstante puede afirmarse que sobre la misma influyen fundamentalmente, la relación agua – cemento, el proceso de curado y el uso de aditivos químicos y minerales.

INFLUENCIA DE LA RELACIÓN AGUA – CEMENTO

La relación agua – cemento (a/c) afecta no solamente la resistencia a la compresión del hormigón sino también su permeabilidad. Pequeños cambios en esa relación (a/c) pueden significar apreciables diferencias en la permeabilidad.

La relación agua – cemento (a/c) se define como el peso del agua presente por unidad de peso de cemento.
Una relación de 0,5 significa que la pasta de cemento está compuesta por 50 kg de agua por cada 100 kg de cemento.
A menor relación a/c, mayor es la concentración de la pasta. A mayor relación a/c, mayor es la dilución de la pasta.

Si bien con una relación a/c de 0,5 puede parecer que existiera el doble de cemento con respecto al agua, esto no es cierto porque los volúmenes del agua y del cemento son diferentes. Cincuenta kilogramos de agua tienen un volumen de 50 dm3, mientras que cien kilogramos de cemento tienen un volumen aparente de 60 dm3, pero un volumen absoluto (volumen de las partículas sólidas de cemento) de apenas 30 dm3.
El volumen total de la pasta resultante es 80 dm3 (50 dm3 + 30 dm3), por lo tanto sólo el 38% del volumen de la pasta es cemento. La pasta de cemento con una relación a/c de 0,5 tiene solamente cerca de un 40% de contenido de sólidos.

Con menores relaciones a/c, la concentración creciente de granos de cemento en la pasta deja menos espacio entre ellos para ser ocupados por el agua, al estar más unidos unos con otros. En resumen, hay mayor espacio entre los granos de cemento de la pasta a medida que aumenta la relación agua – cemento.

Inicialmente el espacio entre los granos de cemento forma una red continua, llena de agua, formada por los poros capilares. A medida que los granos de cemento se van hidratando, generan cristales que bloquean los poros y esto hace al hormigón menos penetrante. Los poros pequeños son bloqueados más fácilmente que los grandes y mientras más granos de cemento se tengan (menor relación a/c) el bloqueo será mayor con lo que se consigue una menor permeabilidad y un hormigón más durable.

INFLUENCIA DEL CURADO

Con el fin de obtener un eficiente bloqueo de los poros capilares, los granos de cemento deben hidratarse. Para esto es indispensable proceder al curado del hormigón, que permite controlar su humedad y temperatura, después de su colocación y operaciones de terminación.
El tiempo de curado para obtener una pasta de cemento impermeable es función de la relación agua – cemento.

Cuanto menor es la relación a/c, menor es el tiempo requerido de hidratación para cerrar los vacíos existentes entre los granos de cemento lo suficiente para cerrar los vacíos existentes entre ellos (Tabla 1)

INFLUENCIA DE LOS ADITIVOS

Los aditivos reductores de agua de rango normal a alto se pueden usar para reducir la relación a/c entre un 5 y un 20%. Este incrementa la concentración de granos de cemento y baja la permeabilidad del hormigón.

Las cenizas volantes y el microsílice (polvo de sílice) reducen la permeabilidad. Esta es una razón importante para especificar el uso de aditivos minerales. Una combinación de los mecanismos químicos y físicos de las cenizas volantes y el microsílice produce el bloqueo de los poros capilares del hormigón. Ellos no sólo contribuyen a la hidratación de una manera similar a la del cemento, sino que por su tamaño tan pequeño bloquean aún más el espacio entre los granos de cemento.
El hormigón para calzadas de puentes y playas de estacionamiento incluyen generalmente estos aditivos para impedir que las sales anticongelantes alcancen el acero de refuerzo.

LA PERMEABILIDAD Y EL CONTROL DE CALIDAD

La resistencia a la compresión se ha considerado, desde hace mucho tiempo, el parámetro más importante de la calidad del hormigón.
A medida que la industria adquiere más conocimientos sobre la durabilidad del hormigón, se pone de manifiesto que otros parámetros son de igual o mayor importancia que el determinado mediante el ensayo de probetas cilíndricas a los 28 días. La permeabilidad puede ser uno de ellos.

Existen diversos métodos de ensayo y muchos están en vías de desarrollo para evaluar la impermeabilidad del hormigón.
Los diseñadores han comenzado a especificar requisitos de permeabilidad para los hormigones.

Para cumplir estas especificaciones los encargados de la construcción deben poner mayor atención en la selección de materiales, procedimientos constructivos, curado y especialmente en la relación agua – cemento. Las fallas en el cumplimiento de estos requisitos pueden conducir a la degradación prematura de la estructura.

Tabla 1 Tiempo requerido de curado para impermeabilizar la pasta de cemento

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Inyección Electrónica: De conducto Común (Common Rail)

2015-03-15T20:25:00.000-03:00

SISTEMA DE INYECCION ELECTRONICA DE CONDUCTO COMUN (COMMON RAIL)

1) INTRODUCCION AL SISTEMA COMMON RAIL

El sistema de inyección Common-Rail fue desarrollado conjuntamente por Magneti Marelli y Fiat a principios de los años 90 y finalmente industrializado por Bosch. Desde ese momento ha ido incorporándose en diferentes marcas a varios motores debido a la relativa facilidad para su integración. El Common Rail, al igual que cualquier otro sistema de inyección, asume las siguientes funciones:

- Proporcionar el combustible necesario para el motor diesel en cualquier circunstancia.
- Generar la alta presión para la inyección y distribuir el combustible hacia los cilindros.
- Inyectar el combustible necesario con exactitud en cada cilindro, con el orden adecuado y en el momento preciso.

Este sistema aporta además otras ventajas:

- La generación de la alta presión es independiente del control de la inyección, puesto que se basa en el principio de la acumulación.
- Permite trabajar con valores de presión superiores a la generada por bombas rotativas.
- La presión de inyección se consigue con independencia del régimen de giro del motor.
- Permite el control preciso del caudal y presión de la preinyección.

Como resultado de la aplicación de este sistema, se obtiene una mayor suavidad de funcionamiento con incrementos de par próximos al 50% a bajos regímenes de giro y aumentos de potencia del 25%, todo ello con reducciones de consumo de combustible del 20%.

Pero lo que realmente justifica la generalización de este y otros sistemas gestionados electrónicamente es la posibilidad de cumplir con las actuales y futuras reglamentaciones ambientales, muy restrictivas en cuanto a las cantidades permitidas de partículas de hollín, hidrocarburos, óxidos de nitrógeno y monóxidos de carbono.
Esto es posible porque la unidad de mando, además de gestionar la inyección de combustible, tiene bajo su control otras funciones, como la gestión del turbocompresor, la recirculación de los gases de escape, el control de los calentadores, etc.

2) DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA COMMON-RAIL.

El sistema de inyección Common-Rail consta de los siguientes subsistemas:

- Circuito de combustible de baja presión.
- Circuito de combustible de alta presión.
- Conjunto inyector-servo válvula (tantos como cilindros tenga el motor).
- Circuito electrónico de control: Unidad de Mando, sensores y actuadores.
- Circuito de recirculación de gases de escape.

Y eventualmente, dependiendo del motor:

- Circuito de control de la presión de soplado del turbo.
- Circuito de recirculación de los vapores del cárter.

El sistema está configurado de forma que una bomba auxiliar de combustible de accionamiento eléctrico situada en el depósito, suministra gasoil a una bomba de alta presión. El filtro está situado entre ambas bombas. La bomba de alta presión está accionada por el árbol de levas y su cometido consiste en crear en el acumulador una presión entre 120 bares y 1350 bares.

La unidad de mando determina la presión en el acumulador del sistema mediante la activación de la válvula de regulación de presión, presión que es medida por el sensor de alta presión situado en el mismo sensor. El valor de la presión se calcula por campos característicos en los que intervienen variables como la posición del acelerador y el régimen de giro del motor.

Los inyectores están conectados al acumulador, y su apertura se produce cuando la unidad de mando excita la servoválvula correspondiente durante un tiempo calculado y en el orden correspondiente.

La cantidad inyectada queda determinada por:

→ El tiempo que dura la excitación de la electroválvula.
→ La velocidad de apertura y cierre de la aguja.
→ El desplazamiento de la aguja.
→ El flujo hidráulico de paso por la tobera de inyección.
→ La presión en el rail común o acumulador.

Las figuras siguientes muestran los diferentes circuitos que posee el sistema common rail identificando de que dispositivo a que otro dispositivo se transporta el combustible, cuando el sistema se encuentra funcionando.

3) PARTES CONSTITUYENTES DEL SISTEMA DE INYECCIÓN COMMON RAIL

CIRCUITO DE BAJA PRESION:

1. DEPOSITO DE COMBUSTIBLE

2. BOMBA DE CEBADO

La bomba de cebado es de tipo volumétrico y está situada generalmente en el interior del depósito junto con el aforador, por lo que está sumergida en el combustible. La bomba es de accionamiento eléctrico con una tensión de alimentación de 12 V. que recibe a través del relé de bomba. Este relé se activa durante 3 seg. con la señal de contacto y permanentemente con el motor en marcha.

La bomba consta de un motor eléctrico de corriente continua a cuyo eje está unido un disco con alvéolos con rodillos. Al girar estos, por efecto de la fuerza centrífuga, ruedan con fuerza sobre el alojamiento del disco y crean compartimentos estancos.

Debido a la excentricidad entre el disco y el alojamiento, se crean en una zona espacios con volúmenes crecientes que provocan el llenado de combustible, y en la parte opuesta espacios con volumen decreciente que impulsan al combustible.

Entre la zona de aspiración y la de impulsión hay una válvula de seguridad que impide que la presión generada sobrepase los 7 bares permitiendo la recirculación del combustible. A la salida de la bomba existe una segunda válvula que actúa como antirretorno, impidiendo que el circuito se vacíe cuando el sistema está parado.

3. FILTRO DE COMBUSTIBLE

La función de este componente es la de retener las impurezas que pueda presentar el combustible y simultáneamente el agua, que se deposita en la parte inferior por decantación. El elemento filtrante es de cartucho de papel con un tamaño de poro de 5 micras y una gran superficie.
El filtro incorpora un elemento calefactor eléctrico gobernado por un termointerruptor situado en el mismo filtro. Este elemento deja alimenta de tensión al calefactor cuando la temperatura del combustible está entre los 6ºC y los 15ºC.

En el filtro se encuentra el elemento termostático que desvía el combustible hacia el elemento calefactor situado en la caja de salida del líquido refrigerante de la culata.
Este elemento funciona con un bimetal que se deforma en función de la temperatura del combustible. Cuando es inferior a 15ºC, la posición del bimetal obliga a que todo el combustible se dirija al calentador sin circular por el filtro. Para temperaturas comprendidas entre 15ºC y 25ºC, sólo parte del combustible se dirige al calentador y parte circula por el filtro. Para temperaturas superiores a 25ºC la totalidad del combustible circula sólo por el filtro.
En el calentador se produce un intercambio de calor entre el combustible y el líquido refrigerante puesto que está sumergido en el mismo. De esta forma, se consigue que el combustible esté siempre a temperatura de servicio.

4. VÁLVULA DE REGULACIÓN BAJA PRESIÓN

La válvula de regulación de baja presión está situada en el filtro de combustible y tiene por misión la de mantener la presión en valores próximos a los 2.5 bares. Está formada por una bola y un muelle tarado. En el momento en que el combustible de envío ejerce una fuerza superior a la del muelle, la bola se desplaza permitiendo que el combustible recircule hacia el depósito, cuando esto ocurre la presión desciende y la bola obtura de nuevo el paso.

5. INTER-COOLER O ENFRIADOR DE COMBUSTIBLE.

El combustible sometido a altas presiones sufre un importante calentamiento que puede afectar al depósito construido de plástico inyectado además de variar de densidad.

Por tal motivo, se dispone de un intercambiador de calor en el tubo de retorno, bajo el piso del vehículo, sobre el que incide el aire de marcha del mismo y que, por lo tanto, refrigera al combustible.

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Inyección Electrónica: Bomba Individual

2015-03-15T19:55:00.000-03:00

SISTEMA DE BOMBA INDIVIDUAL

En este sistema se tiene un dosificador de combustible y una bomba de compresión por separado, para cada cilindro del motor. En la práctica no se presentan físicamente separados los órganos componentes de este sistema, sino más bien una carcasa reúne en si todas las bombas para los cilindros, quedando si un inyector para cada uno de ellos.

Hay distintos tipos de bombas:
Bombas de inyección en línea.
Bombas de inyección rotativas.

1) BOMBAS DE INYECCIÓN EN LÍNEA

Este tipo de bomba ha sido la más utilizada por no decir la única que funcionaba sobre todo en vehículos pesados, incluso se usó en turismos hasta la década de los 60 cuando se vio sustituida por las bombas rotativas.

Este tipo de bombas es de constitución muy robusta y de una fiabilidad mecánica contrastada, sus inconvenientes son su tamaño, peso y que están limitadas a un número de revoluciones que las hacen aptas para vehículos pesados pero no para turismos. La bomba en línea está constituida por tantos elementos de bombeo, colocados en línea, como cilindros tenga el motor. En su conjunto incluye además de los elementos de bombeo, un regulador de velocidad y un variador de avance automático de inyección acoplado al sistema de arrastre de la bomba.

2) BOMBAS DE INYECCIÓN ROTATIVAS

Hay dos tipos de bombas más distintivos de esta configuración, las rotativas ya sea mecánicas o electrónicas y las del tipo de émbolos radiales.

- BOMBAS ROTATIVAS DE ÉMBOLOS RADIALES: La bomba rotativa de inyección de émbolos radiales fue desarrollada para motores diesel de funcionamiento rápido con inyección directa y una potencia de hasta 37 KW por cada cilindro.
Esta bomba se caracteriza por un mayor dinamismo en la regulación del caudal y del comienzo de inyección, y por presiones en el inyector de hasta 1600 bar.

- BOMBAS ROTATIVAS: En este tipo de bombas y a diferencia de la bomba de inyección en línea, el elemento cilindro pistón, que logra el efectivo incremento de presión, está situado de manera longitudinal al eje de la bomba (alineado con el mando de esta).

En la actualidad no se dispone más que de un solo cilindro y un solo émbolo distribuidor, aunque el motor sea de varios cilindros. Una lumbrera de distribución asegura el reparto, entre las diferentes salidas correspondientes al nº de cilindros del motor, del combustible alimentado por el émbolo de la bomba.

Este tipo de bombas se viene usando desde hace bastante tiempo en los motores diesel, su constitución básica no ha cambiado, las únicas variaciones han venido dadas por la aplicación de la gestión electrónica en los motores.

Corte de una bomba rotativa.
1- Válvula reductora de presión
2- Bomba de alimentación
3-Plato porta-rodillos
4-Plato de levas
5-Resorte de retroceso
6-Pistón distribuidor
7-Corredera de regulación
8-Cabeza hidráulica
9-Rodillo
10- Eje de arrastre de la bomba
11-Variador de avance de inyección
12-Válvula de reaspiración
13-Cámara de combustible a presión
14- Electroválvula de parada.

El movimiento rotativo del eje de accionamiento se transmite al émbolo distribuidor por medio de un acoplamiento. Las garras del eje de accionamiento y del disco de levas engranan en el disco cruceta dispuesto entre ellas. Por medio del disco de levas, el movimiento giratorio del eje de accionamiento se convierte en un movimiento de elevación y giro.

Esto se debe a que la trayectoria de las levas del disco discurre sobre los rodillos del anillo. El émbolo distribuidor es solidario del disco de levas por medio de una pieza de ajuste, y está coordinado por un arrastrador. El desplazamiento del émbolo distribuidor hacia el punto muerto superior (PMI) está asegurado por el perfil del disco de levas.

Los dos muelles antagonistas del émbolo, dispuestos simétricamente, que reposan sobre la cabeza distribuidora y actúan sobre el émbolo distribuidor a través de un puente elástico, que provocan el desplazamiento del émbolo al punto muerto inferior (PMI). Además, dichos muelles impiden que el disco de levas pueda saltar, a causa de la elevada aceleración, de los rodillos del anillo.
Para que el émbolo distribuidor no pueda salirse de su posición central a causa de la presión centrifuga, se ha determinado con precisión la altura de los muelles antagonistas del émbolo que están perfectamente coordinados.

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Sistemas de Inyección electrónica en motores Diesel.

2015-03-15T14:45:00.000-03:00

Introducción Historica

A finales de 1922, el técnico alemán Robert Bosch (1861-1942) decidió desarrollar el primer sistema de inyección para motores diesel. Las condiciones técnicas eran favorables; se disponía ya de experiencia en motores de combustión; las tecnologías de producción habían alcanzado un alto nivel de desarrollo y ante todo podían aplicarse conocimientos adquiridos en la fabricación de bombas de aceite.

A comienzos de 1923 se habían proyectado ya una docena de bombas de inyección distintas, y a mediados de 1923 se realizaron los primeros ensayos en el motor. El mundillo técnico comenzó a contar cada vez más con la aparición de la bomba de inyección mecánica, de la que esperaba un nuevo impulso para la construcción de motores diesel.
Por fin, en el verano europeo de 1925, se dieron los últimos toques al proyecto definitivo de la bomba de inyección, y en 1927 salieron de la fábrica de Stuttgart las primeras bombas producidas en serie, del tipo mecánica con elementos en línea.

Esta bomba de inyección desarrollada por Bosch proporcionó al motor de Rudolf Diesel la velocidad deseada, proporcionándole un éxito imprevisto. El motor diesel fue conquistando cada vez más campos de aplicaciones, ante todo en el sector del automóvil.
Con el Mercedes 260 D (con 2545 cm3 y 45 CV)se presentó, en el año 1936, el primer turismo con motor diesel.

Sin embargo, en un primer momento, el diesel seguía siendo exótico entre los automóviles. A pesar de ser económico y de larga vida, incluso en los años setenta tenía fama de ser ruidoso, basto y tardo.
En el año 1952 la “pole position” de las 500 millas de Indianápolis es conseguida por un automóvil con mecánica Cummins diesel. Se trata del primer vehículo de carreras turbodiesel y debe retirarse cuando va tercero.

Un año después, Bosch comienza a desarrollar estudios acerca de bombas de inyección individuales, precursoras del actual inyector-bomba.
Para 1977, tras varios ensayos, Hans List desarrolla un diesel ligero denominado AVL LDX 2001 dotado de un inyector-bomba aunque con mando mecánico; y ese mismo año surgen las primeras mecánicas de gas-oil y turbo en automóviles de turismo. El Mercedes Benz 300 SD turbodiesel se presenta en el Salón de Frankfurt con 125 CV, cinco cilindros, 2998 cm3 y una velocidad máxima de 165 km/h. En el Salón de Ginebra de 1979 se exhibe el Peugeot 604 2.3 TD de 80 CV con 4 cilindros, 2.304 cm3 y una velocidad máxima de 157 km/h.

A partir de 1986 irrumpe el primer cambio radical en la concepción Diesel, se crea la unidad de control electrónica que permite optimizar el funcionamiento del motor de gasóleo. Para 1989.

Audi comercializa su primer TDI con una mecánica de cinco cilindros, 2,5 litros y 120 CV de potencia. Con la introducción del primer motor de inyección directa para el automóvil de Audi se inició la verdadera marcha triunfal del motor diesel. Con ella, el diesel no sólo era económico, sino que desarrollaba una dinámica de conducción inimaginable hasta entonces. Y a la vez se pudieron reducir siempre más las emisiones.

En 1994 el inyector-bomba se convierte en realidad y permite presiones de hasta 1600 bares. Luego en 1997, tras un largo proceso de desarrollo iniciado en la Universidad de Zurich y promovido por el grupo Fiat, el conducto común (common rail) es una realidad. La generación de presión y la inyección quedan separadas, permitiendo así que la presión de inyección sea independiente del régimen de giro de la mecánica.

En el año 2003, en Europa occidental, casi un 44 por ciento de todos los turismos de nueva matriculación era diesel, cerca de un tres por ciento más que el año anterior. Y el éxito sigue.
En el año 2005 se tuvo una cuota de diesel de cerca del 50 por ciento de las nuevas matriculaciones.

OBJETIVOS DE LOS SISTEMAS DE INYECCIÓN PARA MOTORES DIESEL

Los sistemas de inyección que se utilizan en motores Diesel deben satisfacer una serie de requisitos para que el motor funcione de un modo óptimo, a saber:

1. Inyectar la cantidad de combustible requerida según las condiciones operativas del motor y mantener esta cantidad medida:
a) Constante, de ciclo a ciclo de funcionamiento.
b) Constante, de cilindro a cilindro.

2. Inyectar el combustible en el instante correcto del ciclo, para todo el rango de velocidades del motor.

3. Inyectar el combustible en la proporción deseada para controlar la combustión (y la consiguiente emisión de humos) y la elevación resultante de la presión.

4. Atomizar al combustible hasta el grado deseado, logrando también una buena penetración del combustible atomizado.

5. Distribuir adecuadamente el combustible dentro de la cámara de combustión.

6. Iniciar y terminar la inyección, instantáneamente.

CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE INYECCIÓN DIESEL

1. INYECCIÓN POR AIRE

En estos sistemas, el aire era medido y bombeado hacia la válvula de inyección, que era accionada mecánicamente; el combustible era también enviado a la válvula por una bomba. Al abrirse la válvula en el momento adecuado, el aire a elevada presión arrastraba el combustible hacia el interior del cilindro, donde ambos fluidos se mezclaban.

Aunque si bien estos sistemas permitían quemar polvo de carbón y combustibles líquidos pesados, proporcionando una niebla bien atomizada, sus desventajas los hicieron historia. El tamaño y el costo del compresor de aire, la potencia absorbida para su accionamiento, tomada del propio motor (del 5 al 10% de la generada por el motor) y el riesgo de explosiones en las cañerías hicieron que se pensara en alternativas a estos sistemas.

2. INYECCIÓN MECÁNICA O SÓLIDA

Este es la técnica en uso desde las primeras décadas del siglo XX hasta la actualidad. En estos es el combustible, con una presión elevada, el que penetra en la cámara de combustión donde se encuentra con el aire produciéndose la combustión.

Aunque para lograr esto existen varios métodos, a saber:
A) Sistema de bomba individual
B) Sistema de conducto común (common rail).

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