Hidráulica Unidad 5 equipos de bombeo.

8/16/2019 Hidráulica Unidad 5 equipos de bombeo.

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ZAPATA GAMONEDA KAREN

KRISTTEL

5CC

SOSA ÁVILA ROSA ISELA

20/05/2016

UNIDAD 5

SISTEMAS DE BOMBEO

-DEFINICIÓN Y CLASIFICACIÓN DE

EUIPO DE BOMBEO!

-CURVAS DE FUNCIONAMIENTO

-GOLPE DE ARIETE Y CAVITACIÓN


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Introducción.

Una necesidad muy antigua presentada al ser humano, fue la necesidad detransportar el agua de un lugar a otro, por lo que empezó a idear diversosmecanismos para su solución, iniciando así el desarrollo tecnológico en

sistemas de bombeo.

Una bomba sirve para producir una ganancia en carga estática de un fluidoprocedente de una energía mecánica que se transmite en su eje por medio deun motor. Hay una diversidad de mecanismos de bombeo bombas!, cuyacapacidad, dise"o y aplicación cubren un amplio rango que va desde peque"asunidades utilizadas para dosificación de cantidades mínimas, hasta bombascentrifugas que son capaces de manejar grandes vol#menes para surtir deagua a las grandes concentraciones urbanas. $u variedad de dise"os cubrendesde diferentes principios de operación, hasta bombas especiales paramanejo de sustancias tan diversas como el agua, metales fundidos, concreto,etc., gastos diferentes y materiales de construcción.

Sistemas de bombeo.

Un sistema de bombeo consiste en un conjunto de elementos que permiten eltransporte a trav%s de tuberías y el almacenamiento temporal de los fluidos, deforma que se cumplan las especificaciones del caudal y presión necesarias en

los diferentes sistemas y procesos. &sta se limita al estudio del transporte defluidos ne'tonianos incompresibles y más concretamente de líquidos.

&n un sistema típico, además delas tuberías que enlazan lospuntos de origen y destino, sonnecesarios otros elementos. (lgunos de ellos proporcionan la

energía necesaria para eltransporte) *ombas, lugares dealmacenamiento y depósitos.+tros son elementos deregulación y control) álvulas yequipos de medida.

-a especificación básica que debe satisfacer un sistema de bombeo es eltransporte de un caudal de un determinado fluido de un lugar a otro. (demássuele ser necesario que el fluido llegue al lugar de destino con una cierta

presión, y que el sistema permita un rango de variación tanto del caudal comode la presión.


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&l dise"o de un sistema de bombeo consiste en el cálculo yo selección de lastuberías, bombas, etc., que permitan cumplir con las especificaciones de laforma más económica posible.

Clasificación de equipo de bombeo.

/ebido a la diversidad de bombas e0istentes, hay muchas formas declasificarlas. 1or rangos de vol#menes a manejar, por fluidos a mover, etc. $inembargo, la clasificación más general es en función de la forma en que lasbombas imprimen el movimiento al fluido, separándose en dos tipos principales

-a clasificación anterior, nos permite apreciar la gran diversidad de tipos quee0isten y si a ello agregamos materiales de construcción, tama"os diferentes

para manejo de gastos y presiones sumamente variables y los diferenteslíquidos a manejar, etc.


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/entro de %sta clasificación los tipos de bombas más com#nmente utilizadasson las llamadas 2entrífugas, 3otatorias y 3eciprocantes.

*ombas 2entrífugas.

$i tenemos un cubo lleno de agua atado ale0tremo de una cuerda, y lo ponemos agirar, el agua contenida en el cubopermanecerá ahí, pegándose al e0tremodel cubo con una fuerza originada por lavelocidad rotacional. &sa es la fuerzacentrífuga, y es la base del principio deoperación de las bombas centrífugas.

4maginando un impulsor en reposo dentro

del agua. $i dicho impulsor se pone a girar, el agua saldrá impulsada por entrelos álabes del mismo. ( medida que el agua es arrojada fuera de los álabes,más agua llega al centro del impulsor, por ser %sta la zona de menor presión5por ello es ahí donde generalmente se coloca la solución.

(l continuar girando elimpulsor, más agua ese0pulsada y más aguallega al centro delimpulsor,

manteni%ndose así unflujo continuo, sinvariaciones depresión5 estas son lascaracterísticasprincipales de lasbombas centrífugas. $iel impulsor se colocadentro de un

envolvente o carcaza,el flujo es dirigido hacia donde es requerido, para lograr de %sta manera elobjetivo deseado.

(lgunas de las características de estas bombas son las siguientes)

• /escarga de flujo continuo, sin pulsaciones.• 1uede bombear todo tipo de líquidos, sucios abrasivos, con sólidos, etc.• (ltura de succión má0ima del orden de 6.7 metros de columna de agua.• 3angos de presión de descarga hasta de 879 :gcm;.•

3angos de vol#menes a manejar hasta de ;9,999 m


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&l impulsor es el corazón de la bomba centrífuga, pues es el componente queimprima la velocidad al fluido5 consiste en un cierto n#mero de aspas o álabescurveados con una forma tal que permite un flujo continuo del fluido a trav%s deella. &l dise"o de los impulsores se hace en función del fluido a bombear,pudiendo ser abiertos, semicerrados y cerrados.

*ombas 3otatorias.

-as bombas rotatorias, en sus diferentes variedades, se consideran dedesplazamiento positivo, pues su principio de operación está basado en untransporte directo del fluido de un lugar a otro.

-os elementos rotatorios de la bomba crean una disminución depresión en el lado de succión, permitiendo así que una fuerzae0terna en ocasiones la presión atmosf%rica!

empuje al fluido hacia el interior deuna cavidad5 una vez llena %sta, los

elementos rotatorios, en su propiarotación, arrastran o llevan el fluidoque quedó atrapado en lamencionada cavidad, formada por la

parte rotatoria de la bomba y la carcasaestacionaria!, siendo empujado hacia la

descarga, forzándose a salir. &l fluido así es

prácticamente desplazado de la entrada hacia la salida en un movimiento físicode traslación.

-os tipos de bombas rotatorias más comunes son las llamadas de engranes,tanto e0ternos como internos, bombas de lóbulos y bombas de tornillo. (lgunasde las características de las bombas rotatorias son las siguientes)

• 1roducen flujo continuo, sin pulsaciones.• $u capacidad de succión es de 9.=7 atmósferas =.7 m de col. de agua!.• $u capacidad de flujo es generalmente de bajo rango.•

$u rango de presión de descarga es medio, del orden de ;9 :gcm;má0imo.

1or sus características de operación, la capacidad de manejo de flujo en unabomba rotatoria, está en función de su tama"o y velocidad de rotación.

1ueden usarse para líquidos con cualquier índice de viscosidad, pero sonbombas sensibles a la presencia de abrasivos, por la gran fricción que hayentre los engranes o lóbulos y el fluido. &n particular su rango de fluidos másadecuado, son los de alta viscosidad como grasas, mezclas, pinturas, etc.>ambi%n, por su adecuado control de vol#menes en función de la velocidad,


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son adecuadas para usarse como bombas dosificadoras de productos quedeben ser medidos con precisión.

/e los diferentes tipos de bombas rotatorias, las más conocidas y simples sonlas llamadas de engranes. +tra variedad, son las llamadas de tornillo,

que pueden tener 8, ; o hasta < tornillos,dependiendo de la capacidad y presión requerida. &0istenmodificaciones como las llamadas de?cavidad viajera@, consistente en un rotor con forma de tornillo helicoidal, mientrasque el estator tiene un espiral doble opuesto alespiral del rotor. -os espacios entre rotor yestator atrapan el material, y en cadarevolución lo mueven continuamente hacia la

descarga.*ombas 3eciprocantes.

2omo su nombre lo indica, producen el bombeo de fluidos con base a unmovimiento reciprocante de uno o varios pistones, siendo por ello tambi%nbombas de desplazamiento positivo.

-a bomba reciprocante tiene la particularidad de producir un flujo pulsante enfunción del movimiento de sus! pistónes!. $u capacidad má0ima de succiónrecomendada es de 9.=7 atmósferas =.7 metros de columna de agua! aunque

teóricamente pueden succionar a 8 atmósfera!, y pueden construirse paratrabajar a presiones hasta de 8,999 :gcm;.

1or sus características, su aplicación esamplia donde se requieren altas presiones,o vol#menes controlados de fluido, por loque se usan mucho en líquidos de altaviscosidad y en el campo de medición ydosificación. -as bombas reciprocantes no

hacen succión en los fluidos a manejarse. (l avanzar el pistón se hace una reducciónde presión en la cámara de succión,

requiri%ndose de una fuerza e0terna generalmente la presión atmosf%rica! queempuja el fluido a la cámara.

-a capacidad o flujo a manejarse por la bomba está en función de la velocidad,y e0iste una interrelación entre la temperatura y la viscosidad del fluido, queafectan tambi%n la capacidad en el manejo del fluido.


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-a eficiencia varíadependiendo deltama"o, dise"o y suaplicación. /ado que elsuministro del líquidoes función del barridodel pistón en el cilindrocarrera!, y el n#merode carreras realizadasen una unidad detiempo, pero como sedescarga un volumenreal menor al teóricopor deficiencias en el

llenado del cilindro, enoperación real de lasválvulas, fugas en el pistón, la eficiencia volum%trica se define como la relaciónque e0iste entre la descarga real y la descarga ideal desplazamiento delpistón! siendo del orden del A7B.

Curvas de funcionamiento.

&l comportamiento hidráulico de una bomba viene especificado en sus curvascaracterísticas que representan una relación entre los distintos valores delcaudal proporcionado por la misma con otros parámetros como la alturamanom%trica, el rendimiento hidráulico, la potencia requerida y la altura deaspiración, que están en función del tama"o, dise"o y construcción de labomba.

&stas curvas, obtenidas e0perimentalmente en un banco de pruebas, son

proporcionadas por los fabricantes a una velocidad de rotación determinada

C!.

$e representan gráficamente, colocando en el eje de abscisas los caudales y

en el eje de ordenadas las alturas, rendimientos, potencias y alturas de

aspiración.

2urva altura manom%tricaDcaudal. 2urva HDE

1ara determinar e0perimentalmente la relación H E! correspondiente a unas

revoluciones C! dadas, se ha de colocar un vacuómetro en la aspiración y un

manómetro en la impulsión, o bien un manómetro diferencial acoplado a dichospuntos. &n la tubería de impulsión, aguas abajo del manómetro, se instala una


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llave de paso que regula el caudal, que ha de ser aforado. -a velocidad de

rotación se puede medir con un tacómetro o con un estroboscopio. 2on un

accionamiento por motor de corriente alterna, dicha velocidad varía muy poco

con la carga.

-a relación H E! tiene forma polinómica con las siguientes formas)

H F a G bE G cE;

H F a G c E;

-as curvas características HDE, típicas de los < grupos de bombas vienen

indicadas en las siguientes figuras.

-a curva que se obtiene corta el eje E F 9! en un punto en el que la bomba

funciona como agitador, elevando un caudal nulo. &sta situación se consigue


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cerrando totalmente la llave de paso en el origen de la tubería de impulsión. &l

llamado caudal a boca llena es el que corresponde a HF9, dando un caudal

má0imo.

2urva rendimientoDcaudal.&l rendimiento de la bomba o rendimiento global es la relación entre la potencia

#til o hidráulica y la potencia al freno. &ste es, en general, suministrado por los

constructores de la bomba, y considera las p%rdidas por fugas rendimiento

volum%trico! y por rozamientos en ejes y caras del impulsor rendimiento

mecánico!.

-a curva característica rendimientoDcaudal para tres tipos de bombas distintas

le puede ver en la figura I.8


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-a potencia absorbida por el eje de la bomba o potencia al freno es la potencia

que necesita la bomba para realizar una determinada cantidad de trabajo. &s

igual a la potencia hidráulica o potencia que necesita la bomba para elevar el

agua, más la potencia consumida en rozamientos, y viene determinada por la

fórmula)

/ónde)

1 F potencia bomba '!

F peso específico Cm

E F caudal m<

s!H F altura manom%trica total m!

F rendimiento de la bomba M8!.

>ambi%n se puede utilizar la siguiente e0presión para 1otencias e0presadas en

2..

/ónde)

1 F potencia bomba 2..!

E F caudal ls!

H F altura manom%trica total m!

F rendimiento de la bomba M8!.

1ara cada posición de la llave de regulación del caudal, se determinará la

potencia 1.

-a potencia absorbida por la bomba es la que tiene que suministrar el motor

el%ctrico o combustión o hidráulico! por el rendimiento de dicho motor Nm!.


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2urvas carga neta positiva de aspiración requerida C1$Hr!D2audal.

Figura 7.14. Curvas NPSHr - Q, de 4 bombas iguales pero con distinto

dimetro de rodete

-a C1$Hr en una bomba a velocidad constante aumenta con el caudal como se

muestra en la figura anterior.

&n la figura I.87 se representa las curvas de igual rendimiento en el diagrama

(lturaD2audal para distintas velocidades de giro del rotor. &ste gráfico, por

tanto, nos suministra información de velocidad rotación, caudal, altura y

rendimiento. 1or ejemplo, para obtener un caudal de 899 ls a una altura

manom%trica de


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La cavitación en bombas

/&K4C424PC) -a cavitación o aspiraciones en vacío es un

efecto hidrodinámico que se produce cuando el agua o cualquier otro fluido en

estado líquido pasa a gran velocidad por una arista afilada, produciendo una

descompresión del fluido debido a la conservación de la constante de

*ernoulli.

&n otras palabras se podría decir que la cavitación es un fenómeno físico

mediante el cual un líquido, en determinadas condiciones, pasa a estado

gaseoso y unos instantes despu%s pasa nuevamente a estado líquido.

&ste fenómeno tiene ; fases)

• Kase 8) 2ambio de estado líquido a estado gaseoso.

• Kase ;) cambio de estado gaseoso a estado líquido.

/urante la entrada del flujo en el rodete de una bomba se produce una

aceleración que, cuando la presión es suficientemente baja, genera la

formación de burbujas de vapor. &sto tiene dos efectos sobre el funcionamiento

de la bomba. &n primer lugar, la cavitación erosiona el rodete y, con el tiempo,

lleva a su destrucción. &n segundo lugar, cuando la cavitación es fuerte

disminuye la altura de elevación.

$e $uele hablar de cavitación incipiente cuando el tama"o de las burbujas es

muy peque"o y no son apreciables los efectos sobre la curva característica, yse habla de cavitación profunda o desarrollada si las burbujas son mayores. &lefecto de erosión puede ser más grave en la cavitación incipiente que en ladesarrollada.

C1$H 1ara evitar la cavitación, hace falta mantener una presión suficiente, por encima de la presión de vapor, en la entrada de la bomba. &l valor necesario escalculado por el fabricante como C1$Hr Cet 1ositive $uction Head requerido!./esde el punto de vista de la utilización, hay que asegurarse de que el C1$Hddisponible! en el sistema sea superior al C1$Hr. -a forma de calcular el

C1$Hd cuando la bomba está conectada a un depósito es)

https://es.wikipedia.org/wiki/Vac%C3%ADohttps://es.wikipedia.org/wiki/Hidrodin%C3%A1micahttps://es.wikipedia.org/wiki/Aguahttps://es.wikipedia.org/wiki/Fluidohttps://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Bernoullihttps://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Bernoullihttps://es.wikipedia.org/wiki/Hidrodin%C3%A1micahttps://es.wikipedia.org/wiki/Aguahttps://es.wikipedia.org/wiki/Fluidohttps://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Bernoullihttps://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Bernoullihttps://es.wikipedia.org/wiki/Vac%C3%ADo


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&fectos)

Q 3uidos y golpeteos.

Q ibraciones.

Q &rosiones del material da"os debidos a la cavitación!


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Golpe de ariete

&l golpe de ariete o pulso de Rhu:o's:i llamado así por el ingenieroruso Ci:olái Rhu:ovs:i! es, junto a la cavitación, el principal causante deaverías en tuberías e instalaciones hidráulicas.

&l golpe de ariete se origina debido a que el fluido esligeramente elástico aunque en diversas situaciones se puede considerar como un fluido no compresible!. &n consecuencia, cuando se cierrabruscamente una válvula o un grifo instalado en el e0tremo de una tubería decierta longitud, las partículas de fluido que se han detenido son empujadas por

las que vienen inmediatamente detrás y que siguen a#n en movimiento. &stoorigina una sobrepresión que se desplaza por la tubería a una velocidad que


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puede superar la velocidad del sonido en el fluido. &sta sobrepresión tiene dosefectos) comprime ligeramente el fluido, reduciendo su volumen, y dilataligeramente la tubería. 2uando todo el fluido que circulaba en la tubería se hadetenido, cesa el impulso que la comprimía y, por tanto, %sta tiende ae0pandirse. 1or otro lado, la tubería que se había ensanchado ligeramentetiende a retomar su dimensión normal. 2onjuntamente, estos efectos provocanotra onda de presión en el sentidocontrario. &l fluido se desplaza endirección contraria pero, al estar laválvula cerrada, se produce unadepresión con respecto a lapresión normal de la tubería. (lreducirse la presión, el fluido puedepasar a estado gaseoso formando

una burbuja mientras que la tuberíase contrae. (l alcanzar el otroe0tremo de la tubería, si la onda nose ve disipada, por ejemplo, en undepósito a presión atmosf%rica, se reflejará siendo mitigada progresivamentepor la propia resistencia a la compresión del fluido y la dilatación de la tubería.

$i el cierre o apertura de la válvula es brusco, es decir, si el tiempo de cierre es

menor que el tiempo que tarda la onda en recorrer la tubería ida y vuelta, la

sobrepresión má0ima se calcula como

,

/ónde)

• es la velocidad de la onda velocidad relativa respecto al fluido! de

sobrepresión o depresión,

• es la velocidad media del fluido, en r%gimen,

• es la aceleración de la gravedad.

( su vez, la velocidad de la onda se calcula como)

/ónde)

• es el módulo elástico del fluido ó módulo de *ul:,


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• es la densidad del fluido,

• es el módulo de elasticidad módulo de Soung! de la tubería que

naturalmente depende del material de la misma,

• es el espesor de las paredes de la tubería,

• es el diámetro de la tubería.

1ara el caso particular de tener agua como fluido)

•

•

&sta e0presión se llega a la fórmula de (llievi)

/onde se introduce una variable lambda! que depende del material de la

tubería, y a modo de referencia se da el siguiente valor)

•

&l problema del golpe de ariete es uno de los problemas más complejos de lahidráulica, y se resuelve generalmente mediante modelos matemáticos que

permiten simular el comportamiento del sistema.

-as bombas de ariete funcionan gracias a este fenómeno.
https://es.wikipedia.org/wiki/Modelo_matem%C3%A1ticohttps://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_de_arietehttps://es.wikipedia.org/wiki/Fen%C3%B3menohttps://es.wikipedia.org/wiki/Modelo_matem%C3%A1ticohttps://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_de_arietehttps://es.wikipedia.org/wiki/Fen%C3%B3meno

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