BOMBASEcuacin General de la EnergaVictoria CastilloLaura LogreiraCatherine CrdenasSebastin PinznAndrs Uribe

BOMBAS

Una bomba es un dispositivo mecnico que aade energa a un fluido. Un motor elctrico o algn otro mecanismo impulsa un eje rotatorio en la bomba. Entonces la bomba aprovecha la energa cintica y la transfiere al fluido, lo que provoca un movimiento de este y el incremento de su presin.

Caractersticas GeneralesUna bomba es un equipo insertado dentro de un sistema y su rendimiento depende del funcionamiento de este.

Los factores ms importantes que permiten escoger un sistema de bombeo adecuado son: presin de proceso, velocidad de bombeo, tipo de fluido a bombear (la eficiencia de cada bomba vara segn el tipo de fluido).

El rendimiento total de una bomba nueva puede oscilar entre el 50 y el 90%, valores que disminuirn con el uso y el desgaste de los elementos de estanqueidad interna propia de la bomba.

INTRODUCCINLas bombas se incluyen en un sistema de tuberas para convertir energa mecnica en energa hidrulica.

Esta energa adicional permite transmitir un fluido de un lugar a otro cuando no es factible que fluya por gravedad, elevarlo a cierta altura sobre la bomba o recircularlo en un sistema cerrado.

Se suelen encontrar bombas en muchos proyectos de ingeniera tales como abastecimiento de agua, trabajos de disposicin de aguas residuales, sistemas de enfriamiento y juegan adems un papel muy importante en la extraccin de agua de lugares de construccin.

Fundamentos TericosAl hablar de bombas debemos tener en cuenta la ecuacin de continuidad, que con frecuencia involucran Flujo volumtrico cuando hay fluidos que circulan en un sistema:Como Q = A V, esto se describe como:

Estas relaciones permiten determinar la velocidad de flujo en cualquier parte del sistema, si se conoce el flujo volumtrico y las reas de las tuberas en las secciones de inters.Los trminos que expresan la energa que posee un fluido por unidad de peso de fluido que circula por el sistema son:

Y esto resulta en:

Restricciones de BernoulliSolo es valida para fluidos incompresibles.Entre las dos secciones de inters no puede haber dispositivos mecnicos.No puede haber perdida de energa por friccin o turbulencia.No puede existir transferencia de calos hacia el sistema o fuera de este.

EN REALIDAD NIGUN SISTEMA SATISFACE TODAS ESTAS CONDICIONES

Friccin del FluidoUn fluido en movimiento presenta resistencia por friccin al fluir. Parte de la energa del sistema se convierte en energa trmica, que se disipa a travs de las paredes de la tubera por la que circula el fluido.La magnitud de la energa que se pierde depende de las propiedades del fluido, la velocidad de flujo, tamao de la tubera , acabado de la pared y longitud de la misma.

Vlvulas y AccesoriosEs comn que los elementos que controlan la direccin y el flujo volumtrico del fluido en un sistema, generen turbulencia local en este, lo que ocasiona que la energa se pierda principalmente disipada como calor.

NomenclaturaLas perdidas o ganancias de energa en un sistema se contabilizan en trminos de energa por unidad de peso del fluido circulante. Esto se conoce como carga (h).

Tipos de perdidaLas prdidas de energa en el interior de la bomba son de tres especies:

Prdida hidrulica: debido a un frotamiento continuo para obstaculos que el lquido encuentran al atravesar la bomba, para evitarlas se deben realizar los aforismos ya enunciados.

Prdidas volumtricas: Pueden ser diferencias de presiones, o que existe entre las partes fijas y mviles de la bomba. Otras fugas importantes son por creacin de gases o vapores y ocupar un volumen concentrado en el interior de la bomba lo que provoca la disminucin del caudal.

Prdida mecnica: debido a los frotamientos mecnicos en el las partes fijas y las partes de la bomba, como por ejemplo en el pernos y cojinetes, entre pistones y cilindros, etc.

Ecuacin de la energaUsaremos la ecuacin de la energa como extensin de la Ec. De Bernoulli, lo que nos permitir ver problemas de perdida y ganancia de energa:

La energa que posee el fluido por unidad de peso es:

Entonces:

Sistema de flujo que ilustra la ecuacin general de la energa

Potencia que requieren las bombasLa potencia se define como la rapidez a la que se realiza un trabajo, en nuestro caso, se considera que es la rapidez con la que se transfiere la energa.

SI -> Watt (W)Sistema Ingles-> Caballo de Fuerza (Hp)

Ecuacin de la potencia

PA -> Potencia que se agrega al fluido -> Peso especifico del fluidoQ -> Flujo volumtrico del fluido

Caudal

El caudal de una bomba esta determinado por la siguiente relacin: CAUDAL = CILINDRADA * VELOCIDAD

El caudal as obtenido es llamado caudal terico, que es simplemente superior al caudal real en funcin del rendimiento volumtrico de la bomba, es decir de las fugas internas de la misma.Se define el rendimiento volumtrico como la relacin entre el caudal real y el caudal terico:Este rendimiento volumtrico oscila entre el 80 y el 99% segn el tipo de bomba, su construccin y sus tolerancias internas, y segn las condiciones especificas de velocidad, presin, viscosidad del fluido, temperatura, etc.

Eficiencia MecnicaEs la relacin de la potencia trasmitida por la bomba al fluido y la potencia que se suministra a la bomba:

eM siempre ser menor que 1El valor de la eficiencia mecnica depende tanto del diseo como de las condiciones en que operan (carga total y flujo volumtrico).

Clasificacin de las bombas

Tipos de BombasLos tipos de bombas pueden ser clasificados en 2 categoras:Bombas roto -dinmicas Bombas de desplazamiento.

Bombas roto-dinmicas

Bombas Roto-DinmicasConsta de un elemento rotor el cual imparte velocidad al fluido generando presion.

Una de ellas pueden ser las centrifugas, de flujo axial, de flujo mixto y multietapas.

Bombas CentrifugasLlamado asi porque la cabeza de presion es generada por la accion centrifuga.

El flujo entra a traves del centro del rodete, el fluido gana energia porque el rodete de las paletas lo transporta hacia afuera.

Bombas Multietapas

Consiste en colocar varias bombas centrifugas identicas en serie.

Se utiliza un montaje vertical para bombear agua de pozos profundos.

Bombas de Flujo AxialLas bombas de flujo axial generalmente se ubican suspendidas sobre el pozo de succion con la campana de succion y el rodete sumergido.El rotor tiene la forma de un propulsor de barco

Bombas de desplazamiento

Bombas de desplazamiento no positivo y positivo.Dentro de este grupo de bombas de desplazamiento no positivo se incluyen las bombas peristticas, que son un intermedio entre estas y las de desplazamiento positivo y principalmente se utilizan para bajas presionesNo positivoUna bomba de desplazamiento no positivo, tambin llamada hidrodinmica no dispone de sistemas de estanqueidad entre los orificios de entrada y salida; por ello produce un caudal que variara en funcin de la contrapresin que encuentre el fluido a su salida (Bomba centrfuga).Positivo Las bombas hidrostticas de desplazamiento positivo son los elementos destinados a transformar la energa mecnica en hidrulica. Estas bombas son aquellas que suministran la misma cantidad de liquido en cada ciclo o revolucin del elemento de bombeo, independiente de la presin que encuentre el liquido a su salida

EJERCICIOEl flujo volumtrico a travs de la bomba de la figura es de 0,014 m3/s. El fluido que se bombea es aceite con gravedad especifica de 0,86. Calcule la energa que trasmite la bomba al aceite por unidad de peso de este fluido en el sistema. Las perdidas en el sistema son ocasionadas por la vlvula de verificacin y la friccin, mientras el fluido circula por la tubera. Se determino que la magnitud de dichas perdidas es de 1,86 N*m/N.

Ecuacin general del sistema

Energa de la bomba

Peso especfico

Pb = 296 kPa Pa= -28 kPa

Se evala la diferencia de elevacin

Para determinar las velocidades es necesario usa la definicin de flujo volumtrico y la ecuacin de continuidad

Perdida de energa hL=1,86 N*m/N

La energa que se agrega al sistema es:

Problemas en las bombasCavitacin en las Bombas

Un factor importante para el funcionamiento satisfactorio de una bomba es evitar la cavitacin, tanto para obtener un buen rendimiento como para evitar daos en el impulsor. Cuando un lquido pasa por el impulsor de una bomba, se produce un cambio de presin. Si la presin absoluta de un lquido cae por debajo de su presin de vapor, se producir cavitacin. Las zonas de vaporizacin obstruyen el flujo limitando la capacidad de la bomba.

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