Universidad nacional autónoma de México Facultad de ingeniería Laboratorio de termodinámica G001 Practica no. Gasto másico ! "otencia de una bomba
#lumnos
Lazcano Sánchez Enrique Rodríguez Acosta Acosta Eduardo Francisco
Gru"o$ %&
no. de mesa$ &
Objetivos •
Aplicar las ecuaciones de la primera ley de la termodinámica y de continuidad para calcular el gasto másico en el sistema hidráulico propuesto.
•
Calcular la potencia del motor accionado de la bomba instalada en el sistema.
Introducción Bases teóricas
Desde el punto de vista de la mecánica de fluidos, la sustancia sólo puede encontrarse en dos fases: sólido y fluido. La diferencia radica en la reacción de ambas a la aplicación de un esfuerzo tangencial o cortante. n sólido puede resistir un esfuerzo cortante con una deformación estática! un fluido no. Cual"uier esfuerzo cortante aplicado a un fluido, no importa cuán pe"ue#o sea, provocará el desplazamiento del fluido. $ste se mueve y se deforma continuamente mientras se siga aplicando el esfuerzo cortante. %l flu&o laminar se caracteriza por un movimiento ordenado del fluido, e'istiendo l(neas de corriente y trayectorias bien definidas. %n el r)gimen turbulento el fluido presenta un movimiento caótico sin "ue e'istan unas l(neas de corriente ni trayectorias definidas. o!u"en de #ontro!
n sistema abierto o volumen de control, es una región elegida apropiadamente en el espacio. *eneralmente encierra un dispositivo "ue tiene "ue ver con el flu&o másico, como un compresor, bomba, turbina, flu&o en tuber(as, tobera y difusores, cambiadores de calor, etc. +anto la masa como la energ(a pueden cruzar la frontera de un volumen de control. %n general, cual"uier región arbitraria en el espacio se puede seleccionar como volumen de control! no hay reglas concretas para esta selección, pero una "ue sea apropiada hace más fácil el análisis. Las fronteras de un volumen de control se conocen como superficies de control, y pueden ser reales o imaginarias. %n el caso del flu&o en tuber(as, la superficie interna de )sta constituye la parte real de la frontera, mientras "ue las áreas de entrada y salida forman la parte imaginaria, puesto "ue en esta sección del volumen de control no hay superficies f(sicas.
Estado Estab!e
%s un proceso en el cual las propiedades en cada punto del volumen de control se mantienen contantes con el tiempo.
F!ujo $ásico
La cantidad de masa "ue pasa por una sección transversal por unidad de tiempo se conoce como flu&o másico. m 〉 ADónde: m flu&o másico densidad del fluido de traba&o A sección transversal por donde se desplaza el fluido - velocidad a la cual se desplaza el fluido
#onservación de !a $asa
La conservación de la masa para un volumen de control se puede e'presar como: La transferencia neta de masa hacia o desde el volumen de control durante un intervalo de tiempo /t 0incremento o disminución1 es igual al cambio neto de en la masa total del volumen de control durante /t. Ba!ance de "asa
Cuando se tiene flu&o estable, el inter)s no se centra en la cantidad de masa "ue entra o sale del volumen de control 0dispositivo mecánico1 con el tiempo, pero s( se está interesado en la cantidad de masa "ue fluye por unidad de tiempo. F!ujo estab!e
Ba!ance de Energía
2ara un sistema con una entrada y una salida, la e'presión se puede escribir de la manera siguiente:
Ecuación de Bernou!!i
Bo"bas
%'isten dos tipos básicos de bombas: de desplazamiento positivo y dinámicas o de intercambio de cantidad de movimiento. +odas las bombas de desplazamiento positivo suministran un caudal pulsante o periódico como consecuencia de "ue la cavidad se abre, atrapa y e'pulsa al fluido. Las bombas dinámicas a#aden simplemente cantidad de movimiento al fluido por medio de paletas o álabes giratorios.
+odas las bombas de desplazamiento positivo suministran un caudal pulsante o periódico como consecuencia de "ue la cavidad se abre, atrapa y e'pulsa al fluido. 3u gran venta&a es "ue pueden bombear cual"uier fluido, independientemente de su viscosidad. Dado "ue las bombas de desplazamiento positivo 04D21 comprimen mecánicamente una cavidad llena de l("uido, un problema potencial es "ue se pueden generar presiones elevadas, esto obliga a construirlas con un dise#o robusto. Las bombas dinámicas a#aden simplemente cantidad de movimiento al fluido por medio de paletas o álabes giratorios. 5o hay vol6menes cerrados: el fluido aumenta su cantidad de movimiento mientras se mueve a trav)s de pasa&es abiertos, para convertir despu)s su alta velocidad en incremento de presión al salir a trav)s de un difusor. Las bombas dinámicas pueden clasificarse como sigue:
Las bombas dinámicas proporcionan generalmente mayor caudal "ue las 04D21 y una descarga más estacionaria, pero son poco efectivas para bombear l("uidos muy viscosos. Las bombas dinámicas generalmente deben ser cebadas, estos es, si están llenas con gas no pueden succionar el l("uido, situado por deba&o, hasta su entrada. %n cambio las 04D21 son autocebantes en la mayor parte de sus aplicaciones. na bomba dinámica proporciona grandes caudales con ba&os incrementos de presión, mientras "ue las 04D21 pueden funcionar a presiones muy altas pero normalmente proporcionan caudales ba&os. Las bombas centr(fugas están constituidas por un rotor dentro de una carcasa. %l fluido entra a'ialmente a trav)s de la succión, en el e&e de la carcasa, los álabes del rotor lo obligan a tomar un movimiento tangencial y radial hasta el e'terior del rotor, donde es recogido por una carcasa "ue funciona como difusor. %l fluido aumenta su velocidad y presión cuando pasa a trav)s del rotor. La parte de la carcasa de forma toroide, o voluta, ba&a la aceleración del fluido y aumenta más la presión.
%otencia de una bo"ba
#ebar una bo"ba&
2ara cebar una bomba, inicialmente el cuerpo es llenado manualmente con agua. %sta agua llega hasta el impulsor o voluta a trav)s del orificio de cebado. %urgar una bo"ba&
2urgar una bomba implica el todos los ductos del sistema de aire "ue hab(a dentro.
llenado del fluido en admisión e'pulsando el
%ichancha.
%s una válvula de pie, su función es regular la eficientemente el flu&o necesario de gua "ue re"uiere suministrar la bomba hacia un dispositivo.
Equi'o ( "ateria!es Cantidad 8 8 8
7ateriales 3istema hidráulico instrumentado 9le'ómetro -ernier
)esarro!!o e*'eri"enta!
8.
Lo
primero
"ue
hicimos fue revisar "ue todo estuviera bien, con respecto al sistema 0comprobar "ue la llave estuviera cerrada, etc.1 . medir los diámetros internos y e'ternos de los tubos de entrada y salida del agua de la bomba. ;. Despues conectamos el
motor a la corriente
el)ctrica. <. Abrimos la llave de paso
poco
girando La llave para "ue
el l("uido en el
manómetro
moviera
0desnivelara1.
de
se
a
poco
=. %speramos un par de minutos en lo "ue el sistema se estabiliza. >. +omamos las lecturas de la presión "ue indica el manómetro, la presión "ue indica el vacuómetro, la diferencia de altura entre ambos manómetros diferencia de alturas entre los niveles del manómetro de mercurio esto cada = min tres veces. ?. 2or ultimo cerramos la válvula y desconectamos el motor.
RES+L,A)OS
'ubo
(iámetro exterior
(iámetro interior
)mm*
)mm*
1
%+.,
%1
%
1-.
.%
-
-1.,
%+.%,
, min
10 min
1, min
# "ascales
Manómetro
%
1.& /gcm
1.& /gcm
%
1.& /gcm
%
1-%)"a*
acuometro
, cm2g
, cm2g
, cm2g
++++.11 , )"a*
ariación del manómetro )cm*
1%.-
1%.
1-
#onc!usiones
3e vieron algunos conceptos como purgar, cebar, el gasto másico, etc., se conoció "ue en un sistema abierto entra y sale masa y el funcionamiento de la bomba y lo da#ino "ue puede ser para el metal "ue a esta se le hagan burbu&as por"ue se desgasta. 3e logro calcular el gasto másico del fluido "ue circulaba en las tuber(as debido a la potencia "ue e&erce la bomba, ayudándonos de conocimientos anteriores como la diferencia de presiones, relacionarlo con la velocidad del fluido, conociendo las áreas de las tuber(as, obteniendo las lecturas del manómetro y vacuómetro y obtuvimos la potencia de la bomba. n e&emplo del gasto másico se encuentra en las tuber(as "ue se necesitan para transportar agua hasta nuestras casas, y aun"ue la distancia es un problema, y en estos casos lo "ue se necesita es velocidad y de la misma forma se utiliza el principio de 4ernoulli, aumentando la presión y la velocidad en la tuber(a. Debido a su curva caracter(stica de presión relativamente r(gida, las bombas rotativas de desplazamiento positivo son apropiadas como bombas de transporte y dosificación en un amplio rango de caudal de bombeo. A menudo son una alternativa económica, especialmente en las industrias alimentaria, farmac)utica y de biotecnolog(a, as( como en caso de ba&os re"uerimientos de presión
Bi bl i ogr af í a
