INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA Ing. Darwin Tapia P. MAQUINAS DE FLUIDOS INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA Ing. Darwin Tapia P.

CONCEPTUALIZACIONES MÁQUINA.- CLASIFICACIÓN Y EJEMPLOS DE MÁQUINAS Máquinas de Fluido.- Importancia.- Ejemplos.-

Maquinas de Fluidos

Ejemplos máquinas de Fluidos

Ejemplos máquinas de Fluidos

Clasificación máquinas de Fluidos Máquinas Hidráulicas Máquinas Térmicas

Ecuación Fundamental de las Turbomáquinas

Ecuación de Euler 1 El Torque Hidráulico Distancia de palanca Sustituyendo Potencia en el eje Igualando

Ecuación de Euler 1 Ecuaciones adicionales Sustituyendo:

Ecuación de Euler 1

Triángulos de Velocidades

Triángulos de Velocidades

Ecuación de Euler 2

Ecuación de Euler 2

Velocidad Específica

Clasificación de las Bombas según la Ns (Sistema Inglés)

BOMBAS HIDRÁULICAS Concepto: Energía mecánica a energía Hidráulica Usos: En el transporte de todo tipo de fluidos. Agua, Aceites, Petróleo, Combustibles Líquidos. Líquidos Sanitarios: Cerveza, Leche. Líquidos Espesos: Pastas, Fangos, melazas, etc.

Bombas Hidráulicas Clasificación General. 1. Bombas Rotodinámicas: Rotativas, Ecuación de Euler. Rodete. Dinámica del Fluido. 2. Bombas de Desplazamiento Positivo: Alternativas y Rotatorias (Rotoestáticas). Funcionamiento se basa en el Principio de desplazamiento positivo.

Partes de una Motobomba

Partes de una Bomba Centrífuga

Motobomba en detalle

Conceptos Rodete: órgano principal de la bomba, encargado de convertir la energía mecánica en energía Hidráulica. Sistema Difusor: Es la carcasa de la Bomba, sus diseños y modelos dependen de la eficiencia y requerimientos de la instalación

Ejemplos de Rodetes ó Impulsores

Sistema Difusor

Clasificación Bombas de desplazamiento Positivo

Ejemplos Bombas

Ejemplos Bombas

Ejemplos Bombas

Usos Comunes de Bombas de Desplazamiento Positivo

Bombas Hidráulicas Centrífugas Ecuación de Euler para las Bombas Radiales Centrifugas. Deducción del Área transversal de flujo en el rodete. Influencia del espesor del álabe. Ecuación Teórica Motriz de la Bomba

Triángulo de velocidades de las bombas radiales 𝑘=1− 𝑁 𝑡 𝜋 𝐷

Influencia de B2

Valores Recomendados para B2 Tomado de MECANICA DE FLUIDOS ,INCOMPRENSIBLE Y TURBOMAQUINAS HIDRAULICAS Jose Aguera S. 5

𝐻 𝑒,∞ = 𝑢 2 𝐶 2 𝑢 𝑔 ⇒ 𝐻 𝑒,∞ = 𝑢 2 𝑔 − 𝑢 2 cot 𝛽 2 𝜋 𝑔 𝑘 2 𝐷 2 𝑏 2 𝑄 Curva Teórica a diferentes prestaciones. Influencia del Número de álabes, z PRINCIPIOS: La ecuación de Euler, 𝐻 𝑒 indica que sus valores se basan con un rodete de álabes infinito, es decir 𝑧→ ∞; por ello, la ecuación de Euler expresada para bombas radiales, se suele escribir de la forma: 𝐻 𝑒,∞ = 𝑢 2 𝐶 2 𝑢 𝑔 ⇒ 𝐻 𝑒,∞ = 𝑢 2 𝑔 − 𝑢 2 cot 𝛽 2 𝜋 𝑔 𝑘 2 𝐷 2 𝑏 2 𝑄 Con un número finito de álabes, z, la Curva Teórica Motriz 𝐻 𝑒,∞ =𝑓 𝑄 disminuye en una proporción lineal µ que dará origen a la expresión: 𝐻 𝑒,𝑧 = 𝜇 𝐻 𝑒,∞

Expresiones para Calcular µ µ = coeficiente de influencia del número de álabes ó factor de disminución de trabajo.

Representación de 𝐻 𝑒,𝑧

Ejemplo Graficar la curva teórica motriz 𝐻 𝑒,∞ y 𝐻 𝑒,𝑧 de un rodete radial que gira a 1450 rpm y de características geométricas: D1/D2= 40/100 mm B1= B2= 20 mm t= 5 mm z= 6 álabes Beta1= 20° Beta2= 40° Calcular los valores máximos de Q y H en cada curva. Resolver los triángulos de velocidades

Resolución

Curva Motriz Real Hm=f(Q) La curva motriz Real de una bomba esta afectada por la eficiencia de la máquina y por tanto es menor a la curva teórica. Por un lado esta eficiencia depende de las pérdidas hidráulicas en el interior de la Bomba. Las pérdidas Hidráulicas internas pueden ser de dos tipos: 1. Por Rozamiento hr 2. Por Choques hc

Curva Motriz Real Hm=f(Q) Pérdidas hidráulicas internas

Curva Motriz Real Hm=f(Q) Pérdidas hidráulicas internas La suma de las pérdidas por Rozamiento y por choque conforman las pérdidas Hidráulicas internas ∆𝑖 ℎ 𝑓,𝑖𝑛𝑡 𝐻 𝑟−𝑖𝑛𝑡 Es decir que para obtener la altura manométrica se deben restar estas pérdidas: 𝐻 𝑚 = 𝐻 𝑒,𝑧 − ℎ 𝑟 − ℎ 𝑐 𝐻 𝑚 = 𝐻 𝑒,𝑧 − ℎ 𝑓,𝑖𝑛𝑡 Tanto hr como hc son funciones cuadráticas del caudal y se las agrupa en una sola constante C. ℎ 𝑓,𝑖𝑛𝑡 =𝐶 𝑄 2 𝐻 𝑚 =𝐴−𝐵 𝑄 −𝐶 𝑄 2 Curva Motriz Real o Curva Característica de la bomba hidráulica

Curva Motriz Real Hm=f(Q) Pérdidas hidráulicas internas Gráficamente

Resumen de curvas H=f(Q) 𝐻 𝑒,∞ = 𝑢 2 𝐶 2 𝑢 𝑔 ⇒ 𝐻 𝑒,∞ = 𝑢 2 𝑔 − 𝑢 2 cot 𝛽 2 𝜋 𝑔 𝑘 2 𝐷 2 𝑏 2 𝑄 𝐻 𝑒,𝑧 = 𝜇 𝐻 𝑒,∞ 𝐻 𝑚 =𝐴−𝐵 𝑄 −𝐶 𝑄 2 ℎ 𝑓,𝑖𝑛𝑡 =𝐶 𝑄 2

Ejemplo Mediante pruebas de laboratorio se registraron 7 lecturas de Altura manométrica y caudal: Aplicando Excel obtener la curva 𝐻 𝑚 =𝑓 𝑄 y ajustar los valores por el método de mínimos cuadrados. Calcular las pérdidas hidráulicas internas para 150 m3/h.

Ejemplo

Plano Hidráulico General de una Bomba Hidráulica

Primera Expresión de la Altura manométrica

Pérdidas internas de la Bomba Pérdidas Mecánicas (rozamiento de componentes móviles en la bomba), hfo Pérdidas Hidráulicas (rozamiento por efecto del movimiento del fluido), hfh Pérdidas Volumétricas (pérdidas de Caudal), hfv

Pérdidas internas de la Bomba

Alturas, Caudales, Pérdidas, Potencias y Rendimientos

Alturas, Caudales, Pérdidas, Potencias y Rendimientos

Alturas, Caudales, Pérdidas, Potencias y Rendimientos

Ejemplo

Resolución

Ejemplo

Resolución

Curvas Características de las bombas Hidráulicas