Transcript TEMA2_CLASE_1_MAQ_HID

PROGRAMA DE INGENIERÍA MECÁNICA
DEPARTAMENTO DE ENERGÉTICA
Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola
[email protected]
UNEFM
MÁQUINAS HIDRÁULICAS
CONTENIDO SINÓPTICO
TEMA 2
•
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•
•
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•
•
BOMBAS ROTODINÁMICAS
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LAS BOMBAS
TIPOS DE BOMBAS:
• BOMBAS ROTODINÁMICAS
• BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
TIPOS DE BOMBAS ROTODINÁMICAS:
• SEGÚN LA DIRECCIÓN DEL FLUJO
• SEGÚN LA POSICIÓN DEL EJE
• SEGÚN LA PRESIÓN ENGENDRADA
• SEGÚN EL NÚMERO DE FLUJOS EN LA BOMBA
• SEGÚN EL TIPO DE RODETES
• SEGÚN EL NÚMERO ESPECÍFICO DE REVOLUCIONES
COMPONENTES PRINCIPALES DE LAS BOMBAS ROTODINÁMICAS
ECUACIÓN DE EULER PARA LAS BOMBAS
PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO DE LAS BOMBAS ROTODINÁMICAS
• PÉRDIDAS, POTENCIA Y RENDIMIENTO
TRIÁNGULOS DE VELOCIDADES
CURVAS CARACTERÍSTICAS, DIAGRAMA H – Q
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MÁQUINAS HIDRÁULICAS
TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LAS BOMBAS:
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.
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MÁQUINAS HIDRÁULICAS
TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LAS BOMBAS:
LA SELECCIÓN DE LA BOMBA ADECUADA PARA CUALQUIER
APLICACIÓN ENTRE LA MULTITUD DE ESTILOS, TIPOS Y TAMAÑOS,
PUEDE SER DIFÍCIL PARA EL USUARIO. EL MEJOR MÉTODO ES HACER
INVESTIGACIONES PRELIMINARES, ANALIZAR EL FLUIDO DE TRABAJO,
LLEGAR A DECISIONES BÁSICAS (CONCEPTO INGENIERIL) Y
SELECCIONES PRELIMINARES, ANALIZANDO LA APLICACIÓN CON EL
PROVEEDOR DE LA BOMBA.
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MÁQUINAS HIDRÁULICAS
TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS
TIPO DE BOMBAS:
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MÁQUINAS HIDRÁULICAS
TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS
TIPO DE BOMBAS:
• BOMBAS ROTODINÁMICAS:
TAMBIÉN DENOMINADAS BOMBAS CENTRIFUGAS, DONDE LA
DINÁMICA DE LA CORRIENTE JUGA 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.
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MÁQUINAS HIDRÁULICAS
TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS
TIPO DE BOMBAS:
• BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO:
TAMBIÉN DENOMINADAS BOMBAS VOLUMÉTRICAS. A ESTE GRUPO
PERTENECEN LAS BOMBAS ALTERNATIVAS (ÓRGANO TRANSMISOR DE
ENERGÍA ES UN EMBOLO) Ó ROTOESTÁTICAS (ÓRGANO TRANSMISOR
DE ENERGÍA ES UN ROTOR, LÓBULOS, PALETAS, ENGRANES,
TORNILLOS SIN FIN, ENTRE OTROS), SE FUNDAMENTAN EN EL
PRINCIPIO DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO, QUE CONSISTE EN EL
MOVIMIENTO DE UN FLUIDO CAUSADO POR LA DISMINUCIÓN DEL
VOLUMEN DE UNA CÁMARA.
EN LAS BOMBAS VOLUMÉTRICAS, EL INTERCAMBIO DE ENERGÍA DEL
FLUIDO SE HACE SIEMPRE EN FORMA DE PRESIÓN, FUNDAMENTADO
EN LA HIDROESTÁTICA, DE MODO QUE EL AUMENTO DE PRESIÓN SE
REALIZA POR EL EMPUJE DE LAS PAREDES DE LAS CÁMARAS QUE
VARÍAN SU VOLUMEN.
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MÁQUINAS HIDRÁULICAS
TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS
TIPO DE BOMBAS:
• BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO:
DE ACUERDO AL MOVIMIENTO DEL ÓRGANO INTERCAMBIADOR DE
ENERGÍA, LAS BOMBAS VOLUMÉTRICAS, PUEDEN SER, ALTERNATIVAS
Ó ROTOESTÁTICAS.
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TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS
TIPO DE BOMBAS ROTODINÁMICAS:
SEGÚN LA DIRECCIÓN DEL FLUJO
•
•
BOMBAS DE FLUJO RADIAL: EL RODETE ENVÍA POR
FUERZA CENTRIFUGA, EL FLUJO DEL FLUIDO EN
DIRECCIÓN RADIAL A LA PERIFERIA
•
BOMBAS DE FLUJO AXIAL: EL RODETE ENVÍA POR FUERZA
CENTRIFUGA, EL FLUJO DEL FLUIDO EN DIRECCIÓN AXIAL A
LA PERIFERIA
•
BOMBAS DE FLUJO RADIO AXIAL Ó MIXTO: DIRECCIÓN
COMBINADA
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TIPO DE BOMBAS ROTODINÁMICAS:
•
SEGÚN LA POSICIÓN DEL EJE
•
BOMBAS DE EJE HORIZONTAL:
•
BOMBAS DE EJE VERTICAL:
•
BOMBAS DE EJE INCLINADO:
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TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS
TIPO DE BOMBAS ROTODINÁMICAS:
•
SEGÚN LA PRESIÓN ENGENDRADA
•
BOMBAS DE BAJA PRESIÓN
•
BOMBAS DE MEDIANA PRESIÓN
•
BOMBAS DE ALTA PRESIÓN
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TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS
TIPO DE BOMBAS ROTODINÁMICAS:
•
SEGÚN EL NÚMERO DE FLUJOS EN LA BOMBA:
•
BOMBAS DE UN SOLO FLUJO Ó DE SIMPLE
ASPIRACIÓN:
•
BOMBAS DE DOS FLUJOS Ó DE DOBLE
ASPIRACIÓN:
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TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS
TIPO DE BOMBAS ROTODINÁMICAS:
•
SEGÚN EL TIPO DE RODETES:
• BOMBAS DE IMPULSOR ABIERTO: NO POSEE CARA
POSTERIOR NI ANTERIOR, LOS ALABES SE FIJAN EN
EL NÚCLEO O CUBO DEL RODETE
• BOMBAS DE IMPULSOR CERRADO: LAS CARAS
POSTERIOR Y ANTERIOR FORMAN UNA CAJA, ENTRE
AMBAS CARAS SE FIJAN LOS ALABES, PUEDE TENER
SIMPLE ASPIRACIÓN O DOBLE ASPIRACIÓN.
• BOMBAS DE IMPULSOR SEMI-CERRADO Ó SEMIABIERTO: NO POSEEN LA CARA ANTERIOR LOS
ALABES SE FIJAN SOLO A LA CARA POSTERIOR DEL
RODETE.
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TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS
TIPO DE BOMBAS ROTODINÁMICAS:
•
SEGÚN EL NÚMERO DE RODETES:
•
BOMBAS DE UN ESCALONAMIENTO:
SOLO RODETE ADOSADO AL EJE
•
BOMBAS DE VARIOS ESCALONAMIENTOS:
VARIOS RODETES MONTADOS EN EL EJE, DE
MANERA QUE EL CAUDAL RECOGIDO A LA
SALIDA DE UN RODETE SE DIRIGE
AL
SIGUIENTE
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TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS
TIPO DE BOMBAS ROTODINÁMICAS:
•
SEGÚN EL NÚMERO ESPECÍFICO DE REVOLUCIONES: LA
CLASIFICACIÓN MÁS PRECISAS DE LAS BOMBAS ROTODINÁMICAS
ES LA CLASIFICACIÓN NUMÉRICA ASIGNADA A LAS BOMBAS
GEOMÉTRICAMENTE SEMEJANTES, ESTE NÚMERO OSCILA ENTRE
35 Y 1800
NS = N P1/2 H-5/4
LOS NÚMEROS ESPECÍFICOS DE REVOLUCIONES SON:
(A) NS = 40 A 80, RODETE SEMIAXIAL DE FLUJO MIXTO,
(B) NS = 80 A 140
(C) NS = 140 A 300,
(D) NS = 300 A 600, RODETE SEMIAXIAL O DE FLUJO MIXTO,
(E) NS = 600 A 1800, RODETE AXIAL RÁPIDO
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TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS
ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE LAS BOMBAS:
• RODETE:
ES EL ÓRGANO INTERCAMBIADOR DE ENERGÍA, REVISTE
FORMAS MUY VARIADAS, GIRA SOLIDARIO AL EJE DE LA
MÁQUINA Y CONSTA DE CIERTO NUMERO DE ÁLABES.
• CARCAZA:
RECUBRIMIENTO DE LA ESTRUCTURA INTERNA DE LA BOMBA,
PUEDE INCLUIR ALABES FIJOS DE DIRECCIONAMIENTO DEL
FLUIDO.
• EJE
• SELLOS MECÁNICOS
• RODAMIENTOS
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TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS
ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE LAS BOMBAS:
LOS TRES ELEMENTOS SIGUIENTES CONSTITUYEN EL SISTEMA
DIFUSOR, NO SIEMPRE EXISTEN LOS TRES EN UNA BOMBA
CORONA DIRECTRIZ:
DENOMINADA TAMBIÉN CORONA DE ALABES FIJOS, RECOGE
EL LIQUIDO QUE SALE DEL RODETE Y LO CONDUCE A LA CAJA
ESPIRAL.
ES
LA
PRIMERA
FASE
DE
DIFUSIÓN
(TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA DINÁMICA EN ENERGÍA DE
PRESIÓN). NO SE ENCUENTRA EN TODAS LAS BOMBAS
PORQUE LAS ENCARECE, AUNQUE AUMENTA SU EFICIENCIA
•
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TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS
ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE LAS BOMBAS:
CAJA ESPIRAL:
TRANSFORMA LA ENERGÍA DINÁMICA EN ENERGÍA DE
PRESIÓN, RECOGE EL FLUIDO QUE SALE DEL RODETE Y LO
CONDUCE HASTA LA TUBERÍA DE SALIDA Ó TUBERÍA DE
IMPULSIÓN
•
TUBO DIFUSOR TRONCOCÓNICO:
ES LA TERCERA ETAPA DE DIFUSIÓN Ó DE TRANSFORMACIÓN
DE LA ENERGÍA DINÁMICA EN ENERGÍA DE PRESIÓN
•
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• ECUACIÓN DE EULER PARA LAS BOMBAS
• PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO DE LAS BOMBAS
ROTODINÁMICAS
• PÉRDIDAS HIDRÁULICAS: DISMINUYEN LA ENERGÍA
ESPECÍFICA ÚTIL QUE LA BOMBA COMUNICA AL FLUIDO, Y
CONSIGUIENTEMENTE LA ALTURA ÚTIL (PÉRDIDAS DE
SUPERFICIE Y FORMA, ROZAMIENTO DEL FLUIDO Y
DESPRENDIMIENTO DE LA CAPA LÍMITE)
• PÉRDIDAS VOLUMÉTRICAS: PÉRDIDAS INTERSTICIALES,
PÉRDIDAS DE CAUDAL EXTERNAS E INTERNAS
• PÉRDIDAS MECÁNICAS: PÉRDIDAS POR ROZAMIENTO DE LAS
PIEZAS MÓVILES
• POTENCIA DE ACCIONAMIENTO: POTENCIA ADSORBIDA,
POTENCIA AL FRENO Ó EN EL EJE, POTENCIA LIBRE EN EL
EJE
• POTENCIA INTERNA: POTENCIA SUMINISTRADA AL RODETE
IGUAL A LA POTENCIA DE ACCIONAMIENTO MENOS LAS
PÉRDIDAS MECÁNICAS
• POTENCIA ÚTIL: INCREMENTO DE POTENCIA QUE
EXPERIMENTA EL FLUIDO EN LA BOMBA
• RENDIMIENTO TOTAL: TIENE EN CUENTA TODAS LAS
PÉRDIDAS DE LA BOMBA
• RENDIMIENTO HIDRÁULICO: TIENE EN CUENTA LAS
PÉRDIDAS DE ALTURA TOTAL
• RENDIMIENTO VOLUMÉTRICO: TIENE EN CUENTA LAS
PÉRDIDAS DE FLUIDOS INTERNAS Y EXTERNAS
• RENDIMIENTO MECÁNICO: TIENE EN CUENTAS LAS
PÉRDIDAS POR ROZAMIENTO MECÁNICO
• RENDIMIENTO INTERNO: TIENE EN CUENTA LAS PÉRDIDAS
HIDRÁULICAS Y VOLUMÉTRICAS
• TRIÁNGULOS DE VELOCIDADES
C1 = U1 + W1
W
C
Cm
Wm
U1 = Cu1 + Wu1

Cu

U
Wu
U: VELOCIDAD PERIFÉRICA Ó VELOCIDAD ABSOLUTA DEL ALABE
C: VELOCIDAD ABSOLUTA DEL FLUIDO
W: VELOCIDAD RELATIVA DEL FLUIDO CON RESPECTO AL ALABE
Cm: COMPONENTE MERIDIONAL DE LA VELOCIDAD ABSOLUTA DEL FLUIDO
Cu: COMPONENTE PERIFÉRICA DE LA VELOCIDAD ABSOLUTA DEL FLUIDO
• CURVAS CARACTERÍSTICAS, DIAGRAMA H – Q