Unidad 3 Bombas Rotodinamicas.pdf

El fluido las atraviesa de forma continua. Suministran caudales altos. Suministran presiones moderadas. Su rango de caudal de trabajo es amplio. Son de construcción sencilla, no requieren tolerancias estrictas. Son compactas y de poco peso. No tienen válvulas, no tienen movimientos alternativos silenciosas y con pocas vibraciones. Son de fácil mantenimiento y de vida prolongada. Tiene bajos rendimientos con caudales pequeños. No se autoceban (no aspiran cuando tienen aire en su interior).

 Circuitos de bombeo: industriales, urbano, sistemas de riego.

redes

 Generación de electricidad: hidroeléctricas, centrales térmicas.  Sistemas de aire acondicionado y calefacción.  Circuitos de refrigeración en automoción.  Electrodomésticos.  Sistemas de achique.  Grupos contra incendios.

de suministro centrales

La dirección del flujo Radiales Axiales Radioaxial o mixta Flujo a la entrada Aspiración simple Aspiración doble Número de rodetes Una etapa Multicelulares, multifase o multietapa. Separación bomba-motor • Rotor seco (mejor rendimiento). • Rotor húmedo (menos ruido, menos mantenimiento, sólo para circuitos cerrados).

Número de rodetes • Una etapa • Multicelulares, multifase o multietapa. Separación bomba-motor • Rotor seco (mejor rendimiento). • Rotor húmedo (menos ruido, menos mantenimiento, sólo para circuitos cerrados). Posición del eje • Horizontal • Vertical • Inclinado Posición del eje Horizontal Vertical Inclinado

Presión suministrada Baja Media Alta Ubicación Sumergible. Pozo profundo. Construcción Partida.

También denominadas bombas centrifugas, donde la dinámica de la corriente juega un papel esencial en la transmisión de la energía; bajo el principio de funcionamiento de la acción centrífuga. Las bombas que son turbomáquinas pertenecen a este grupo, son siempre rotativas, se fundamentan en la ecuación de Euler, su órgano transmisor de energía se denomina rodete.

Las bombas son maquinas hidráulicas, utilizadas para impulsar toda clase de fluidos en estado líquido, con ausencia o presencia de solidos en suspensión ó dilución. Operan bajo el principio de funcionamiento de las máquinas generadoras; por tanto, las bombas son máquinas diseñadas para absorber energía mecánica y restituirla a un fluido de trabajo en forma de energía hidráulica.

Nomenclatura que utiliza MATAIX  𝐻� −𝑒𝑥�  𝐻� −𝑖𝑛�  𝐻� 𝑎  𝐻� 𝑖

Perdida total exterior a la bomba Perdida total interior a la bomba Perdida en la aspiración Perdida en la tubería de impulsión



Altura o efectiva H que da la bomba es al altura que imparte el rodete o la altura teórica, 𝐻� , menos las perdidas en el interior de la bomba.



Expresión de la altura útil y de la energía útil Ecuación de Bernoulli. �� 𝑣� �� 𝑣� + +𝑧 +𝐻 = + +𝑧 𝜌𝑔



2𝑔

𝑒

𝜌𝑔

�

2𝑔

Despejando H se obtiene

�

𝑣�

�

𝐻=

+ 𝜌𝑔

𝐻=

� + 𝑧�

−

2𝑔

�

� −𝑝 𝐸

𝜌𝑔

+ 𝜌𝑔

+ 𝑧𝑆 − 𝑧� +

𝑣�

�

+ 𝑧𝑒 2𝑔

𝑣𝑆 ² − 𝑣� 2𝑔

Altura útil es la diferencia de las alturas totales entre la salida

y la entrada de la bomba. Esta diferencia es el incremento de altura útil comunicada por la bomba al fluido.

 GEOMÉTRICAS: Depende de las cotas de los puntos de donde toma el líquido y hasta donde lo impulsa.

 MANOMÉTRICAS: Además de las pérdidas de carga en las tuberías (incluyendo los accesorios)

 TOTAL DE LA BOMBA: Además de las pérdidas interiores en la bomba

 • A.G. de aspiración (H aspiración): Es la distancia vertical existente entre el eje de la bomba y el nivel del líquido aspirado.

GEOMETRICAS

 • A.G. de impulsión (H impulsión): Es la distancia vertical existente entre el nivel superior del líquido descargado (superficie del líquido en el depósito de impulsión o el punto de descarga libre de la tubería de impulsión) y el eje de la bomba.  • A.G. de elevación: Es la distancia vertical existente entre los niveles del líquido (el impulsado y el aspirado)

 A.M. de aspiración: Es igual a la altura geométrica de aspiración más las pérdidas de carga en la tubería de aspiración. MANOMETRICAS

 A.M. de impulsión: Es igual a la altura geométrica de impulsión más las pérdidas de carga en la tubería de impulsión.  A.M. total: Es la suma de las alturas manométricas anteriores.

TOTAL DE LA BOMBA

 A.T.B.: A.M.T más la pérdidas interiores a la bomba.



La altura de elevación o geométrica:



La altura manométrica o útil:



La altura total:

Las Bombas proporcionan presión, normalmente expresada como altura de líquido (M.C.L.). Las bombas son capaces de aspirar desde un depósito que esté situado a un nivel inferior al suyo. La altura suministrada por la bomba al fluido es la resta de las alturas de: • Impulsión • Aspiración (geométricas + pérdidas de carga en las tuberías) En la Fig Hasp es negativa

Las Bombas proporcionan presión, normalmente expresada como altura de líquido (M.C.L.). Las bombas son capaces de aspirar desde un depósito que esté situado a un nivel inferior al suyo. La altura suministrada por la bomba al fluido es la resta de las alturas de: • Impulsión • Aspiración (geométricas + pérdidas de carga en las tuberías) En la Fig Hasp es positiva

Las Bombas proporcionan presión, normalmente expresada como altura de líquido (M.C.L.). Las bombas son capaces de aspirar desde un depósito que esté situado a un nivel inferior al suyo. La altura suministrada por la bomba al fluido es la resta de las alturas de: • Impulsión • Aspiración (geométricas + pérdidas de carga en las tuberías) En la Fig Hasp es positiva Himp es negativa

3.3 PÉRDIDAS, POTENCIA Y RENDIMIENTO TODAS LAS PERDIDAS SE PUEDEN CLASIFICAR EN TRES GRUPOS A: Disminuye nl aenergí aespecífic aútil PÉRDIDASHIDRÁULIC S qu el a bomb acomunicaa l fluido, yconsiguientement ela alturaú til. sond de os clas e(pérdida s d esuperfici e yperdidas deform )a. la s pérdida s d esuperfici se produce e npo r el razonamiento del fluido con las paredes de la bomba (rodete, coron directriz) od ela s particulas d lefluido.

Las pérdidas hidráulicas se originan :

 En el rodete  En la corona directriz, si existe  En la caja espiral. desde la salida de la caja espiral hasta la salida de la bomba, o puntos s.

PÉRDIDAS

MECÁNIC AS:

incluye nla s pérdida s p or :

Las

pérdidas

mecánicas

 Rozamiento del prensaestopas con el eje de la maquina  Rozamient od leej eco nlo s cojinetes  Accionamiento de auxiliares (bomba de engranes paralubricacio cuentarevoluciones n, ,ec t .)  Rozamient od edis co. S ellam aas i e l rozamient odela pare dexterior d lerodet eco nl atmósfer da a lefluido qu elarode a ysedenomin perdid a apor rozamiento dedis co.

PERDIDAS VOLUMÉTRICAS

estas pérdidas que se denominan también pérdidas intersticiales, son pérdidas de caudal y se dividen en dos clases.  pérdidas exteriores qe: constituyen una salpicadura de fluido al exterior, que se escapa por el juego entre la carcasa y el eje de la bomba.

Para reducir estas pérdidas se utilizan empaquetaduras o material de cierre.

 Perdidas interiores qi: son las mas importantes y reducen mucho el rendimiento volumétrico de algunas bombas. Este tipo de perdida es mas frecuente en la salida de la bomba o ventilador ya que en esta parte la presión es mayor que a la entrada.

POTENCIA SE UTILIZA LA SIGUIENTE NOMENCLATURA

FIGURA 1925

Potencia de accionamiento (pa) Potencia de accionamiento = potencia absorbida = potencia al freno = potencia en el eje. Potencia interna (pi) Potencia suministrada al rodete, igual a la potencia de accionamiento menos las perdidas mecánicas. Potencia útil (p) Incremento de potencia que experimenta el fluido en la bomba. En la misma imagen también se representa los equivalentes en potencia de las pérdidas. Pérdidas hidráulicas (phr) Ph1r = pérdidas por rozamiento de superficie Ph2r = pérdidas por rozamiento de forma. Pérdidas volumétricas (pvr) PV1R = Pérdidas por caudal al exterior PV2R = Pérdidas por cortocircuito

pérdidas mecánicas (pmr) Pm1r = pérdidas por rozamiento en el prensaestopas Pm2r = pérdidas por rozamiento en los cojinetes y accionamiento de auxiliares. Pm3r = pérdidas por rozamiento de disco

Potencia de accionamiento (pa): Es la potencia en el eje de la bomba o potencia mecánica que la bomba absorbe. Esta potencia según la mecánica tiene la siguiente expresión. - - - - - - - - - - - -Ec. (1914) ó También

Potencia interna Pi

Es la potencia total transmitida al fluido, o sea la potencia de accionamiento, descontando las pérdidas mecánicas. - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - - - -Ec. (19-15)

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Ec. (19-4)

- - - - - - - - - - - - - - Ec. (19-16)

potencia útil p

Es la potencia de accionamiento descontando todas las pérdidas de la bomba o equivalentemente la potencia interna descontando todas y solo las pérdidas internas ( hidráulicas y volumétricas ).

La potencia útil por otra parte será la invertida en impulsar el caudal útil Q a la altura útil H. - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - -- - - - -Ec. (19-17)

RENDIMIENTO Rendimiento hidráulico (nh) Tiene en cuenta todas y solo las pérdidas de altura total, Hr-int en la bomba , como según la ec. (19-4) H = Hu -Hr-int el valor de nh es: - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - Ec. ( 19-18) Rendimiento volumétrico (nv) Tiene en cuenta todas y solo las pérdidas volumétricas , y su valor es: - - - - --Ec. (19-19) Q = caudal útil o caudal efectivo impulsado por la bomba Q + qe + qi = caudal teórico o caudal bombeado por el rodete

Rendimiento interno ni Tiene en cuenta todas y solo las pérdidas internas, o sea las hidráulicas y volumétricas y engloba ambos rendimientos hidráulico y volumétrico. - - - - - - - - - - - - - - - - Ec. (19-20) Según la ec. (19-16)

Y teniendo en cuenta la Ec. (19-17) se tendrá

Y finalmente - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -Ec. (19-21)

Rendimiento mecánico nm Tiene en cuenta todas y solo las pérdidas mecánicas y su valor es: - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Ec. (19-22)

Rendimiento total ntot Tiene en cuenta todas, las pérdidas en la bomba y su valor es: - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Ec. (19-23)

RELACION ENTRE LOS RENDIMIENTOS Teniendo en cuenta las ec. (19-20), (19-21), (19-22) y (19-23)se tendrá

- - - - - - - - - - - Ec. (19-24)

Por tanto

El rendimiento total de una bomba es el producto del rendimiento interno Por el rendimiento mecánico. O también el producto de los tres rendimientos: Hidráulico, volumétrico y mecánico.

Es útil ahora expresar la potencia de accionamiento en función de Q y de H ( expresión hidráulica de potencia de accionamiento, en contraposición a la Expresión mecánica de la Ec. (19-14) -------------------Ec. (19-25) Asimismo la potencia interna en función de los rendimientos hidráulico Y volumétrico se expresa, como ya hemos visto así.

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