Cuestionario Previo 7 Termodinámica

Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Ingeniería

Laboratorio de  Ter  Termodinámica modinámica Práctica ! "#asto másico $ %otencia de una bomba& Aguilar 'ala(ar )din #L *

+rigada ,

Fec-a de entrega . de octubre de */,0 ,1 2scriba la ecuación de la Primera Le$ de la Termodinámica %ara sistemas abiertos $ ex%li3ue cada uno de sus términos1 4567 m 89 :v;<=vi<>5g :(;=(i>5 :u;=ui>5 :P;?;=Pi?i>@ ónde 4 7 2nergía en ;orma de calor 3ue recibe o entrega el sistema 67 2nergía en ;orma de trabaBo 3ue recibe o entrega el sistema M7 masa 9 :?; C ?i> 7 Dambio en la energía cinética g :E; C Ei> 7 Dambio en la energía %otencial :u; C ui> 7 Dambio en la energía interna :P; v; C Pivi> 7 TrabaBo de uBo o bombeo *1 2scriba la ecuación de continuidad $ diga sus unidades en el 'I1 La cantidad de masa 3ue %asa %or una sección transversal %or unidad de tiem%o se conoce como uBo másico1 ónde 7 uBo másico en :GgHs>  7 densidad del ;luido de trabaBo :GgHmJ> A 7 sección transversal %or donde se des%la(a el uido :m*> ? 7 velocidad a la cual se des%la(a el uido :mHs> J1 Kaga una clasicación de bombas diga cuáles son sus características $ ex%li3ue cuál es la di;erencia entre una bomba centrí;uga $ una de des%la(amiento %ositivo1 +ombas de des%la(amiento %ositivo o volumétrico en las 3ue el %rinci%io de ;uncionamiento está basado en la -idrostática de modo 3ue el aumento de %resión se reali(a %or el em%uBe de las %aredes de las cámaras 3ue varían su volumen1 2n este ti%o de bombas en cada ciclo el órgano %ro%ulsor genera de manera %ositiva un volumen dado o cilindrada %or lo 3ue también se denominan bombas volumétricas1 2n caso de %oder variar el volumen máximo de la cilindrada se -abla de bombas de volumen variable1 'i ese volumen no se %uede variar entonces se dice 3ue la bomba es de volumen Bo1 A su ve( este ti%o de bombas %ueden subdividirse en  +ombas de émbolo alternativo en las 3ue existe uno o varios com%artimentos Bos %ero de volumen variable %or la acción de un émbolo o de una membrana1 2n estas má3uinas el movimiento del uido es discontinuo $ los %rocesos de carga $ descarga se reali(an %or válvulas 3ue abren $ cierran alternativamente1  +ombas volumétricas rotativas o rotoestáticas en las 3ue una masa uida es connada en uno o varios com%artimentos 3ue se des%la(an desde la (ona de

entrada :de baBa %resión> -asta la (ona de salida :de alta %resión> de la má3uina +ombas rotodinámicas en las 3ue el %rinci%io de ;uncionamiento está basado en el intercambio de cantidad de movimiento entre la má3uina $ el uido a%licando la -idrodinámica1 2n este ti%o de movimiento entre la má3uina $ el uido a%licando la -idrodinámica1 2n este ti%o de bombas -a$ uno o varios rodetes con álabes 3ue giran generando un cam%o de %resiones en el uido1 2n este ti%o de má3uinas el uBo del uido es continuo1 2stas turbomá3uinas -idráulicas generadoras %ueden subdividirse en  Oadiales o centrí;ugas cuando el movimiento del uido sigue una tra$ectoria %er%endicular al eBe del rodete im%ulsor1  Axiales el uido %asa %or los canales de los álabes siguiendo una tra$ectoria contenida en un cilindro1  iagonales o -elicocentrí;ugas cuando la tra$ectoria del uido se reali(a en otra dirección entre las anteriores es decir en un cono coaxial con el eBe del rodete1 'egn el ti%o de accionamiento +omba de lóbulos dobles bomba rotodinámica axial bomba de engranaBes bomba centrí;uga de 0 eta%as1  2lectrobombas #enéricamente son a3uellas accionadas %or un motor eléctrico %ara distinguirlas de las motobombas -abitualmente accionadas %or motores de ex%losión  +ombas neumáticas 3ue son bombas de des%la(amiento %ositivo en las 3ue la energía de entrada es neumática normalmente a %artir de aire com%rimido1  +ombas manuales1 Un ti%o de bomba manual es la bomba de balancín1 +omba as%irante un cilindro 3ue contiene un %istón móvil está conectado con el suministro de agua mediante un tubo1 Una válvula blo3uea la entrada del tubo al cilindro1 La válvula es como una %uerta con válvula blo3uea la entrada del tubo al cilindro1 La válvula es como una %uerta con go(nes 3ue solo se abre -acia arriba deBando subir %ero no baBar el agua1 entro del %istón -a$ una segunda válvula 3ue ;unciona en la misma ;orma1 cuando se acciona la manivela el %istón sube1 2sto aumenta el volumen existente debaBo del %istón $ %or lo tanto la %resión disminu$e1 La %resión del aire normal 3ue acta sobre la su%ercie del agua del %o(o -ace subir el lí3uido %or el tubo ;ran3ueando la válvula=3ue se abre= $ lo -ace en trar en el cilindro1 +omba im%elente consiste en un cilindro un %istón $ un caQo 3ue baBa -asta el de%ósito de agua1 Asimismo tiene una válvula 3ue deBa entrar el agua al cilindro %ero no regresar1 No -a$ válvula en el %istón 3ue es com%letamente sólido1 esde el extremo in;erior del cilindro sale un segundo tubo 3ue llega -asta una cámara de aire1 La entrada a esa cámara es blo3ueada %or una válvula 3ue deBa entrar el agua %ero no salir1 esde el extremo in;erior de la cámara de aire otro caQo lleva el agua a un tan3ue de la a(otea o a una manguera1 +omba %eristáltica Una bomba %eristáltica es un ti%o de bomba de des%la(amiento %ositivo usada %ara bombear una variedad de uidos1 2l uido es contenido dentro de un tubo exible em%otrado dentro de una cubierta circular de la bomba :aun3ue se -an -ec-o bombas %eristálticas lineales>1

Una bomba centrí;uga es un ti%o de bomba -idráulica 3ue trans;orma la energía mecánica de un im%ulsor rotatorio llamado rodete en energía cinética $ %otencial re3ueridas1 Aun3ue la ;uer(a centrí;uga %roducida de%ende tanto de la velocidad en la %eri;eria del im%ulsor como de la densidad del lí3uido la energía 3ue se a%lica %or unidad de masa del lí3uido es inde%endiente de la densidad del lí3uido no -a$ válvulas en las bombas de ti%o centrí;ugoR el uBo es uni;orme $ libre de %ulsaciones de baBa ;recuencia1 Mientras 3ue una bomba de des%la(amiento %ositivo es a3uella 3ue está basada en la -idrostática de modo 3ue el aumento de %resión se reali(a %or el em%uBe de las %aredes de las cámaras 3ue varían su volumen1 2n este ti%o de bombas en cada ciclo el órgano %ro%ulsor genera de manera %ositiva un volumen dado o cilindrada %or lo 3ue también se denominan bombas volumétricas1 .1 S4ué di;erencias -a$ entre la ecuación de +ernoulli $ la Primera Le$ de la  Termodinámica a%licada a un sistema abierto 4ue en la ecuación de +ernoulli la variación de tem%eratura es des%reciable no se transmite ni se 3uita calor al sistema el uido lo considera incom%resible $ no -a$ trabaBo de ec-a1 01 Para un sistema abierto S3ué es el régimen %ermanente el estado estacionario $ el uBo unidimensional Oégimen %ermanente las %ro%iedades del uido %ermanecen constantes cuando este u$e a través del %ermanente las %ro%iedades del uido %ermanecen constantes cuando este u$e a través del sistema 2stado estacionario cuando las %ro%iedades en una %osición dada dentro o en las ;ronteras del volumen de control son constantes res%ecto al tiem%o1 2stado estable 2s un %roceso en el cual las %ro%iedades en cada %unto del volumen de control se mantienen contantes con el tiem%o1 FluBo unidimensional %or eBem%lo la velocidad usualmente cambia de cero  Bunto a la %ared a un valor máximo en el centro relativo del canal de uBo en cual3uier sección transversal dada1 Por tanto cual3uier valor de velocidad 3ue se de en un %roblema deberá considerarse como un valor %romedio en esa sección transversal1 1 S4ué es el trabaBo de eBe o trabaBo de ec-a escriba la ecuación %ara cuanticarlo $ ex%li3ue cada uno de sus términos 67 VW*XYt onde V es el %ar o tor3ue Z es la velocidad angular $ delta t es el tiem%o !1 S4ué es la %otencia de una bomba cómo se obtiene $ 3ué unidades se usan %ara ex%resarla Para una bomba -idráulica la %otencia P será P 7 [4KnH\ 2n 3ue \ es el rendimiento de la bomba [ es el %eso es%eci;ico del agua 7 ,/// GgHmJ 4 es el caudal en mJHs Kn es la altura neta de elevación en m 'e ex%resa en :mGgHs>

]1 S4ué es una "%ic-anc-a& $ cómo ;unciona  También conocida como válvula de %ie la %ic-anc-a regula ecientemente el uBo necesario de agua 3ue re3uiere suministrar la bomba -acia un ecientemente el uBo necesario de agua 3ue re3uiere suministrar la bomba -acia un dis%ositivo1 'u cierre %er;ecto %ermite mantener la columna de agua necesaria dentro de la tubería %ara evitar el %urgado de la bomba1 La %ic-anc-a consta de una reBilla o canastilla 3ue evita el %aso de las %artículas gruesas sus%endidas en el agua 3ue %odrían daQar la bomba %or lo 3ue garanti(a un suministro constante de agua1 ^1 S4ué es "%urgar& $ "cebar& una bomba Debar una bomba1 Para cebar la bomba inicialmente el cuer%o es llenado manualmente con agua1 2sta agua llega -asta el im%ulsor o voluta a través del oricio de cebado1 La acción del im%ulsor %roduce un vacío constante en la entrada del mismo -asta 3ue el agua sea succionada rá%idamente a través de la válvula de retención existente en el cuer%o de la bomba com%letando así el ciclo de cebado1 Purgar una bomba1 Im%lica el llenado de uido en todos los ductos del sistema de admisión ex%ulsando el aire 3ue -abía dentro1 2l cebado también se utili(a como sinónimo de %urgado lo 3ue es lo mismo eliminación de la burbuBas de aire 3ue se ;orman en el lí3uido %or di;erencia de %resión1 ,/1 SA 3ué se le llama "e;ecto +ernoulli La %resión de entrada es menor $a 3ue la bomba aumenta la velocidad del uido %or lo tanto -ace 3ue la %resión de salida sea ma$or1