Bomba es una máquina que absorbe energía mecánica y restituye al líquido que la atraviesa atraviesa energía hidráulica.
•
Para pequeñas presiones y grandes caudales.
•
Ventajas con respecto a las bombas de desplazamiento positivo: – – –
– – –
•
Potencia específica mayor No tiene fuerzas de inercia descompensadas-> menos vibraciones Permite el acoplamiento a motores de altas revoluciones (más baratos, sin transmisión reductora) Carencia de sobrepresiones en bomba y tubería por cierre de válvula de impulsión Carencia de válvulas-> menos averías Más baratas
Desventajas: –
No son autocebantes. Ejemplo para una bomba que da una altura máxima de 100m •
Si la bomba está llena de aire:
p gH 1.29 •
Si la bomba está llena de agua:
kg
m ·9.81 2 ·100m 1265.5 Pa 0.129 mca m s
p gH 1000
3
kg
m ·9.81 2 ·100m 981000 Pa 100 mca m s 3
Clasificación •
Según la dirección del flujo: – – –
•
Según la posición del eje: – –
•
– –
baja media alta
Según el número de flujos en la bomba: – –
•
de eje vertical de eje horizontal
Según la presión proporcionada: –
•
radial axial radioaxial
de simple aspiración de doble aspiración
Según el número de rodetes : – –
de un escalonamiento de varios escalonamientos
Elementos Constructivos •
Tubería de aspiración
•
Impulsor (rodete)
•
Corona directriz
•
Voluta
•
Tubería de impulsión
Tipos Constructivos
Carcasa seccionada
Carcasa monobloc
Carcasa doble aspiración
Axial
Tipos Constructivos
Horizontal de múltiples escalonamientos
http://www.youtube.com/watch?v=r4GJ34J0z2g
Tipos Constructivos
Verticales de múltiples escalonamientos
Rodete •
Clasificación –
Cerrado de simple aspiración
–
Cerrado de doble aspiración
–
Semiabierto de simple aspiración
–
Abierto de doble aspiración
Difusor
Cono difusor
Caja espiral
Secciones de voluta habituales
Corona directriz
Elementos fundamentales de la instalación
Ecuaciones Fundamentales •
Ecuación de Euler de las bombas H u
•
u2cu 2 u1cu1 g
Altura útil o efectiva H H u H r int
m
Ecuaciones Fundamentales •
Aplicando Bernoulli entre entrada y salida p E g
H
z E
v E 2 2 g
pS p E g
Altura de presión
H
pS g
vS 2
z S
z S z E
2 g
vS 2 vE 2
Altura geodésica
2 g
Altura dinámica
Ecuaciones Fundamentales •
Primera expresión de la energía útil Y
–
–
pS p E g
g z S z E
vS 2 v E 2 2
La altura geodésica suele ser despreciable en bombas de eje horizontal La altura dinámica suele ser despreciable en bombas de eje horizontal salvo que los diámetros de entrada y salida sean muy distintos entre sí para evitar cavitación
Ecuaciones Fundamentales •
Segunda expresión de la energía útil p A g
z A
v A2 2 g
H pext H
p Z g
z Z
v Z 2 2 g
Presiones A y Z= 0 (depósitos a la atmósfera) Velocidades A y Z despreciables (depósitos muy grandes)
H
Donde:
p Z p A g
H r ext H ra H ri
Pérdidas en la aspiración (entre A y E)
z Z z A H r ext vt 2 2 g
Pérdidas en el desagüe
Pérdidas en la tubería de impulsión
Pérdidas •
Pérdidas hidráulicas (P h) –
–
•
•
De superficie: por rozamiento viscoso del fluido con las paredes de la bomba y de las partículas de fluido entre sí De forma: por desprendimiento de la capa límite en cambios de dirección y otras formas difíciles al flujo
Pérdidas volumétricas (PV) –
Pérdidas de caudal internas: las más importantes:
–
Pérdidas de caudal externas: más fáciles de evitar
Pérdidas mecánicas (Pm) –
Rozamiento entre presaestopa y eje de la máquina
–
Rozamiento entre eje y cojinetes
–
Accionamiento de auxiliares
–
Rozamiento de disco
Potencias y Rendimientos
Potencias y rendimientos
Pérdidas mecánicas
Pérdidas por rozamiento entre partículas de fluido
Pérdidas volumétricas
Curvas Características •
Las curvas características son las ecuaciones experimentales que relacionan el caudal, el rendimiento y la altura manométrica (H).
Ecuación de Euler para las bombas:
Altura máxima:
H u max
H u
u2cu 2 u1cu1
cu 2 u 2
g
k 2 2
Q k 2 2
H u max
1
tan 2
Q
k 2 2
u 2 u 2
cu 2 u 2 w2 cos 2 u 2 c m 2 tan 1 2 cm2
m
u1cu1 0 1 90º
u 2 cu 2
Q
g
g
tan 2 1
2 u 2 u 2
g
Q
g k 2 2
1
tan 2
Curvas Características A B
u 22 g u2 k 2 2 g
1
tan 2 ·Q
H u max A B·Q
Curvas Características Altura efectiva o útil: H p int H ro z H choque
Fenómeno que se produce siempre que la presión en algún punto baja de cierto valor mínimo admisible: presión de saturación. • •
•
Disminución del rendimiento Erosión
Depende de: • • •
Tipo de bomba (sobre todo, su velocidad) Sitio donde se instala la bomba Condiciones de servicio de la bomba
Cavitación
Cavitación p1 g
z 1
c12 2 g
H pext
p2 g
z 2
c22 2 g
Altura de aspiración
H s z 2 z 1 Altura de entrada
H E
p2 g
v22 2 g
Altura de entrada disponible
H Ed
p2 ps g
v22 2 g Altura neta positiva de aspiración disponible (Net Positive Suction Head - NPSHd)
H Ed
p1 p s
pext H s NPSH d H
Cavitación •
La cavitación se evitará siempre que la altura neta positiva de aspiración sea mayor o igual que la caída de altura de presión en el interior de la bomba: H Ed h
•
La caída de altura de presión en el interior de la bomba depende del tipo de bomba y su construcción y es un valor que aparece en las gráficas de curvas de funcionamiento de las bombas. http://www.youtube.com/watch?v=zowQiteQL2I http://www.youtube.com/watch?v=jGN4l6f6xc8&feature=endscreen http://www.youtube.com/watch?v=GO3ZG3e5xuU http://www.youtube.com/watch?v=YTP7nbiDSOI&feature=endscreen
Cavitación
Altura neta de entrada disponible (NPSHd)
Semejanza •
Las leyes de semejanza sirven para: –
–
Predecir el comportamiento de una máquina de distinto tamaño pero geométricamente semejante a otra cuyo comportamiento se conoce, trabajando en las mismas condiciones de rendimiento. Predecir el comportamiento de la misma máquina cuando varía alguna de sus características de funcionamiento, trabajando en las mismas condiciones de rendimiento.
′ = ′ 1/2 ′′ ′′ ′′ ′ ′ = ′ /2 ′′ 2 ′′ ′′ ′ ′2′′−/2 = ′′2′′′′−/2 ′′1/2′−/4 = ′′′′1/2′′−/4 Número específico de revoluciones n s en función de la potencia
= 3.651/2−/4 Número específico de revoluciones n s en función de el caudal (potencia en CV)
Turbobombas Térmicas
Rendimiento interno •
Tiene en cuenta todas las pérdidas internas del compresor: –
Por fricción, remolinos y choque en los álabes móviles.
–
Fricción y remolinos en los álabes fijos.
–
Rozamiento de disco.
–
La energía disipada se transfiere al fluido en forma de calor a diferencia de las mecánicas que se transfieren al medio.
Rendimiento interno de un escalonamiento
ie
W s
Trabajo adiabático-reversible
W i
Trabajo interno o trabajo real
Pérdidas internas:
yi hi h s
Rendimiento interno de todo el compresor yi hi h s
h sI h sII h sIII h s h sC hr ie
