Mecánica de fluidos Autores: I. Martin; R. Salcedo This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Unported License. To view a copy of this license, visit or send a letter to Creative Commons, 444 Castro Street, Suite 900, Mountain View, California, 94041, USA.

CARGAS EN EL SISTEMA Carga de aspiración Carga de impulsión

V 1 =0 P 1 =0 V 2 =0 P 2 =0 h V 4 =V 3 P 4 > P 3 h 4 = h i h 3 = h a h1h1h1h1 z1z1z1z1 V 2 3 /2g P 4 /g  V 2 4 /2g z2z2z2z2 z 3 =z 4 =0 L (m) H (m) P 3 /g  h2h2h2h h 4 > h 2

1 34 2

V 1 =0 P 1 =1 atm V 2 =0 P 2 =1 atm h 4 = h i h 3 = h a h1h1h1h1 V 2 3 /2g V 2 4 /2g P 4 /g  z2z2z2z2 z 1 <z 3 =z 4 <z 2 L (m) H (m) P 3 /g  h2h2h2h z1z1z1z1 P atm /g  z3z3z3z3 z4z4z4z4

V 1 =0 P 1 =1 atm V 2 =0 P 2 =1 atm h 4 = h i h 3 = h a h1h1h1h1 V 2 3 /2g V 2 4 /2g P 4 /g  z2z2z2z2 z 1 <z 3 =z 4 <z 2 L (m) H (m) P 3 /g  h2h2h2h z1z1z1z1 P atm /g  z3z3z3z3 z4z4z4z4

V 1 =0 P 1 =1 atm V 2 =0 P 2 =1 atm z 1 <z 3 =z 4 <z 2 L (m) H (m) h 3 = h a h1h1h1h1 V 2 3 /2g P 3 /g  1 3 z1z1z1z1 P atm /g  z3z3z3z3 h 1 >h 3 V 3 >V 1 z 3 > z 1 P 3 < P 1 =P atm

V 1 =0 P 1 =1 atm V 2 =0 P 2 =1 atm z 1 <z 3 =z 4 <z 2 L (m) H (m) P3P3P3P3 1 3 P atm P 3 < P 1 =P atm CAVITACIÓN

NPSH disp / NPSH req haha Disponible Requerido >0 z=0 NPSH d > NPSH r

RENDIMIENTO POTENCIA SUMINISTRADA AL FLUIDO POTENCIA CONSUMIDA POR BOMBA =???

RENDIMIENTOREDELECTRICA motorbombafluido ENERGÍA  elect  bomba  total  mec  hid x x

RENDIMIENTO POTENCIA SUMINISTRADA AL FLUIDO POTENCIA CONSUMIDA POR BOMBA

Formas de impulsión Máquinas para impulsión DESPLAZAMIENTO VOLUMÉTRICO DEL FLUIDO IMPULSIÓN MECÁNICA, FUERZA CENTRÍFUGA TRANSPORTE CANTIDAD DE MOVIMIENTO (FLUIDO SECUNDARIO) ACCIÓN CAMPO MAGNÉTICO GASES LÍQUIDOS BOMBAS VENTILADORES SOPLANTES COMPRESORES

BOMBAS Alternativas DESPLAZAMIENTO POSITIVO POSITIVO TURBOBOMBAS Rotatorias Pistón Diafragma Ruedas dentadas Lóbulos Ruedas excéntricas Paletas Centrífugas Axiales Peristálticas Helicocentrífugas Tornillo Hélice salomónica

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas alternativas : pistón - Cilindro movido por una biela. - El líquido es comprimido dentro de la cámara. Válvula admisión Válvula descarga

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas alternativas : pistón admisión

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas alternativas : pistón descarga

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas alternativas : pistón

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas alternativas : pistón

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas alternativas : pistón descarga carga caudal

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas alternativas : pistón ÉMBOLOS DE ACCIÓN DOBLE

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas alternativas : pistón ÉMBOLOS DE ACCIÓN DOBLE

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas alternativas : pistón Carrera completa caudal Carrera completa Carrera completa descarga carga caudal

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas alternativas : pistón 2 cilindros acción doble Carrera completa caudal Carrera completa Carrera completa Carrera completa caudal Carrera completa Carrera completa

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas alternativas : pistón Carrera completa caudal Carrera completa Carrera completa

-Caudales constantes en periodos largos -Presiones elevadas a la salida -Impulsión de líquidos muy viscosos -Rendimiento volumétrico superior al 90% -No bombean líquidos con sólidos abrasivos -Tamaño grande -Elevado coste inicial y de mantenimiento BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas alternativas : pistón VENTAJASDESVENTAJAS

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas alternativas : diafragma MEMBRANA FLEXIBLE

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas alternativas : diafragma MEMBRANA FLEXIBLE

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas alternativas : diafragma

-Fácil evitar fugas -Impulsión de líquidos tóxicos o peligrosos, corrosivos y con sólidos abrasivos -Vida corta del diafragma y riesgo de rotura. -Costes de mantenimiento elevados BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas alternativas : diafragma VENTAJASDESVENTAJAS

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas rotatorias De ruedas dentadas

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas rotatorias De ruedas dentadas

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas rotatorias De ruedas dentadas

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas rotatorias De lóbulos

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas rotatorias De lóbulos

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas rotatorias De ruedas excéntricas

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas rotatorias De ruedas excéntricas

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas rotatorias De paletas

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas rotatorias De paletas

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas rotatorias De tornillo circulación en dirección axial Se utilizan para líquidos viscosos

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas rotatorias De hélice salomónica El eje además de girar describe trayectoria circular dentro de la cavidad

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas rotatorias Peristáltica

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas rotatorias Peristáltica

TURBOBOMBAS

TURBOBOMBAS Bomba axial Bomba centrífuga

TURBOBOMBAS Centrífuga de voluta Centrífuga de difusor

TURBOBOMBAS Tipos de rodetes AbiertoSemiabiertoCerrado

TURBOBOMBAS

TURBOBOMBAS Tipos de aspiración Aspiración sencilla Aspiración doble

-Construcción sencilla. Bajo coste inicial y mantenimiento -Sin válvulas en el cuerpo de bomba -Acoplamiento a motor eléctrico o fabricación conjunta de ambos -A mayor velocidad de giro, menor tamaño -Funcionamiento muy estable. Puede trabajar con la salida cerrada - Pueden manejar líquidos con sólidos en suspensión VENTAJASTURBOBOMBAS

-No proporcionan P elevadas. Bombas de múltiples etapas. Más costosas -Sólo operan con alto rendimiento en un pequeño intervalo de condiciones (caudal-presión) -Válvulas de retención en línea de aspiración para que líquido no vuelva al depósito al detener la bomba -Bajo rendimiento con líquidos muy viscosos DESVENTAJASTURBOBOMBAS

dr bTURBOBOMBAS r2r2 r1r1

bTURBOBOMBAS r2r2 r1r1

Alturas teóricas y reales proporcionadas por bomba centrífugaTURBOBOMBAS Q H a aa A H max Q=0

Altura proporcionada por bomba centrífugaTURBOBOMBAS Q H Curva característica de la bomba centrífuga

Curvas características de una bomba centrífugaTURBOBOMBAS CARGA TOTAL RENDIMIENTO POTENCIA AL FRENO Q ro  max

Zonas de distribución de la potencia en una bomba centrífugaTURBOBOMBAS Rozamiento en cojinetes Rozamiento en disco Fugas de líquido Rozamiento Potencia al freno Choque Potencia absorbida por el fluido Q ro

Zonas de distribución de la potencia en una bomba centrífugaTURBOBOMBAS Potencia al freno Potencia absorbida por el fluido Pérdidas

Patm z 1 Patm z 2TURBOBOMBAS 1 2

Altura proporcionada por bomba centrífugaTURBOBOMBAS Q H CURVA BOMBA CURVA SISTEMA PUNTO OPERACIÓN Q H

Asociación bombas centrífugas en serieTURBOBOMBASQ H bomba sistema Asociación bombas serie Q H

Asociación bombas centrífugas en paraleloTURBOBOMBASQ H Bomba 1 sistema Asociación bombas paralelo Bomba 2 Q1Q1Q1Q1 Q2Q2Q2Q2 Q=Q 1 +Q 2 H

Asociación bombas centrífugasTURBOBOMBAS Calcular Q que impulsa cada bomba, Q del conjunto y potencia a) con las bombas asociadas en serie b) con las bombas asociadas en paralelo H(m) Q(m³/s) Curvas características: H1=69-135Q- 4000Q² H2=54-71Q- 4285Q²

Semejanza bombas centrífugas Criterios de semejanza Bombas idénticas girando a distintas velocidades Bombas idénticas girando a la misma velocidad donde el rodete se ha rebajado ligeramente TURBOBOMBAS

Semejanza bombas centrífugas Bombas idénticas girando a distintas velocidades H´= A+BQ’ +CQ’ 2 H=  2 A +  BQ+CQ 2  /  ’ = 1  ’ = DQ’ +EQ’ 2  = DQ/  +EQ 2 /  2 Bomba semejante = 1 = 1TURBOBOMBAS

Semejanza bombas centrífugasTURBOBOMBASSISTEMA Q H Q2Q2Q2Q2 H2H2H2H2 Q1Q1Q1Q1 H1H1H1H1 Q3Q3Q3Q3 H3H3H3H3 1111 2222 3333  1 <  2 <  3

Semejanza bombas centrífugasTURBOBOMBAS Superficies de isorrendimiento

Semejanza bombas centrífugas Bombas idénticas girando a la misma velocidad donde el rodete se ha rebajado ligeramente H´= A+BQ’ +CQ’ 2 H= 2 A + BQ+C(Q/  2  /  ’ = 1  ’ = DQ’ +EQ’ 2  = DQ/ 2 +EQ 2 / 4 Bomba semejante  = 1 TURBOBOMBAS

Semejanza bombas centrífugasTURBOBOMBASSISTEMA Q H Q2Q2Q2Q2 H2H2H2H2 Q1Q1Q1Q1 H1H1H1H1 Q3Q3Q3Q3 H3H3H3H3 d1d1d1d1 d2d2d2d2 d3d3d3d3 d 1 < d 2 < d 3

Semejanza bombas centrífugasTURBOBOMBAS Superficies de isorrendimiento

Cebado bombas centrífugasTURBOBOMBAS No inician succión líquido por sí mismas altura de salida fija Potencia de salida depende de densidad

Bombas monta-ácidos BOMBAS ESPECIALES

Bombas mamut BOMBAS ESPECIALES aire Aire + líquido

Bombas de chorro o sifón (eyectores) BOMBAS ESPECIALES Mezcla fluidos

Bombas de electromagnéticas BOMBAS ESPECIALES

CRITERIOS SELECCIÓN BOMBA Bombas centrífugas Bombas desplazamiento positivo

CRITERIOS SELECCIÓN BOMBA Bombas alternativas: 1. Émbolo 2. Émbolo varios cilindros 3. Diafragma Bombas rotatorias: 4. Ruedas dentadas 5. Tornillo Bombas centrífugas: 6. Aspiración sencilla 7. Aspiración sencilla y múltiples etapas 8. Aspiración doble y múltiples etapas

CRITERIOS SELECCIÓN BOMBA Bombas alternativas: 1. Émbolo 2. Émbolo varios cilindros 3. Diafragma Bombas rotatorias: 4. Ruedas dentadas 5. Tornillo Bombas centrífugas: 6. Aspiración sencilla 7. Aspiración sencilla y múltiples etapas 8. Aspiración doble y múltiples etapas Q>1 m 3 /h P<10 4 kPa Q>100 m 3 /h P<10 4 kPa