La Máquina hidráulica

Vista detallada de una bomba hidráulica.

Las máquinas hidráulicas son máquinas de fluido incompresible, o que se comporta como tal, es decir fluidos cuya densidad en el interior de la máquina no sufre variaciones importantes. Convencionalmente se especifica para los gases un límite de 100mbar para el cambio de presión; de modo que si éste es inferior, la máquina puede considerarse hidráulica. Dentro de las máquinas hidráulicas el fluido experimenta un proceso adiabático, es decir no existe intercambio de calor con el entorno.

Las máquinas hidráulicas se pueden clasificar atendiendo a diferentes criterios. Teniendo en cuenta el sentido de transformación de la energía se pueden clasificar en:

Motores hidráulicos, la energía del fluido que atraviesa la máquina disminuye, obteniéndose energía mecánica.

Generadores hidráulicos, el proceso es el inverso, de modo que el fluido incrementa su energía al atravesar la máquina.

Atendiendo al tipo de energía fluidodinámica que se intercambia a través de la máquina tenemos:

Máquinas en las que se produce una variación de la energía potencial, como por ejemplo el tornillo de Arquímedes.

Máquinas en las que se produce una variación de la energía cinética, como por ejemplo aerogeneradores, hélices o turbina

pelton. Estas se denominan máquinas de acción y no tienen carcasa.Máquinas en las que se produce una variación de la entalpía (presión), como por ejemplo las bombas centrífugas. Estas máquinas se denominan máquinas de reacción.

Atendiendo a la presencia o no de carcasa:

Máquinas no entubadas como pueden ser las máquinas de acción.

Máquinas entubadas.

Atendiendo al modo en el que se intercambia la energía dentro de la máquina tenemos:

Máquinas de desplazamiento positivo o volumétricas . Se trata de uno de los tipos más antiguos de máquinas hidráulicas y se basan en el desplazamiento de un volumen de fluido comprimiéndolo. El ejemplo más claro de este tipo de máquinas es la bomba de aire para bicicletas. Suministran un caudal que no es constante, para evitarlo en ocasiones se unen varias para lograr una mayor uniformidad. Estas máquinas son apropiadas para suministros de alta presión y bajos caudales.

Turbomáquinas. Producen una variación en el momento cinético del fluido como consecuencia de la deflexión (cambio de dirección) producida en el interior de la máquina. Dentro de este tipo existen diversos subtipos. Existen las máquinas radiales o centrífugas, en las que el flujo entra en la máquina en dirección axial (misma dirección del eje principal) y sale en dirección radial. Estas máquinas son apropiadas para altas presiones y bajos caudales. Y existen máquinas axiales en los que el flujo entra axialmente en ellas y sale igualmente en dirección axial. Estas máquinas son apropiadas para bajas presiones y grandes caudales.

Existen otros criterios, como la división en rotativas y alternativas, dependiendo de si el órgano intercambiador de energía tiene un movimiento rotativo o alternativo, esta clasificación es muy intuitiva pero no atiende al principio básico de funcionamiento de estas máquinas.

En la tabla siguiente se muestra un resumen de la clasificación de las máquinas hidráulicas (l=líquido, g=gas).

Máquinas hidráulicas

Motoras

Volumétricas

Alternativas - Bombas de émbolo ¹Rotativas - Bombas rotoestáticas ¹

TurbomáquinasTurbinas hidráulicas (l)Aerogeneradores (g) (Máquina axial)

Generadoras

Volumétricas

Alternativas - Bombas de émboloRotativas - Bombas rotoestáticas

Turbomáquinas

Bombas rotodinámicas o centrífugas (máquina radial) (l)Ventiladores (g) (Máquina axial)

Las máquinas volumétricas, exceptuando algunas máquinas rotoestáticas que por su diseño no pueden invertir su movimiento, son reversibles, de modo que pueden funcionar indistintamente como generador o motor.