Engineering
Motor hidráulico
Alimenta un motor de cilindrada fija desde una línea de 150 bar por un orificio de entrada y déjalo descargar por otro: libre, se establece donde los dos estrangulamientos y la fricción agotan la presión de alimentación, la velocidad cerrada de ese balance. Carga el freno y lee cómo sube la diferencia de presión hasta que D dp / 2 pi iguala freno más fricción; carga más allá del par de la alimentación y se para. Arrastra el eje desde fuera y la máquina se vuelve bomba, elevando la salida sobre la entrada; arrástralo más deprisa de lo que la entrada puede alimentar y la línea de entrada se vacía hasta la presión de vapor, el déficit contabilizado como cavitación. El trabajo de la alimentación y el externo se contabilizan contra estrangulamiento, fugas, calor y energía almacenada.
Qué ocurre
Un motor de engranajes de 50 cm³ por vuelta está entre una línea de entrada alimentada desde 150 bar por un orificio y una línea de salida que descarga por otro. Las cámaras dejan pasar D·ω/2π, el par ideal es D·Δp/2π, las fugas cruzadas y de carcasa descargan las líneas, la fricción de Coulomb mantiene un estado de adherencia, un freno y un par externo cargan el eje. Un semipaso simpléctico de 20 µs toma el caudal de cámara a la velocidad de medio paso y el par a las presiones de medio paso, de modo que los balances hidráulico y mecánico coinciden exactamente; si una carga arrastrante pide más de lo que el orificio de entrada puede dar, la línea de entrada se vacía a la presión de vapor y el déficit se contabiliza como cavitación.
Qué probar
Deja el motor girar libre y compara con la velocidad de la fórmula; carga el freno hasta pararlo; luego arrastra el eje desde fuera y mira cómo se vuelve bomba, y más fuerte hasta que la entrada cavite.
El modelo y sus límites
Líneas concentradas con módulo constante, fugas laminares, orificios turbulentos, vapor a presión absoluta nula sin dinámica de desgasificación, eje rígido. Los rendimientos son los de esta máquina idealizada.
Ecuaciones del módulo
Ecuaciones Q_m = D·ω/2π, T_i = D·(p_in − p_out)/2π Q_in = C_d·A_in·√(2(p_s − p_in)/ρ), Q_out = C_d·A_out·√(2p_out/ρ) J·dω/dt = T_i + T_ext − T_f·sgn ω − T_b·sgn ω − c·ω p_s·Q_in + T_ext·ω = ΔE_k + ΔE_p + Q_in_loss + Q_out_loss + Q_leak + Q_cav + Q_heat
