INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA Ing. Darwin Tapia P.

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

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

3 Maquinas de Fluidos

4 Ejemplos máquinas de Fluidos

5 Ejemplos máquinas de Fluidos

6 Clasificación máquinas de Fluidos
Máquinas Hidráulicas Máquinas Térmicas

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8 Ecuación Fundamental de las Turbomáquinas

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

10 Ecuación de Euler 1 Ecuaciones adicionales Sustituyendo:

11 Ecuación de Euler 1

12 Triángulos de Velocidades

13 Triángulos de Velocidades

14 Ecuación de Euler 2

15 Ecuación de Euler 2

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18 Velocidad Específica

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22 Clasificación de las Bombas según la Ns (Sistema Inglés)

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24 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.

25 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.

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27 Partes de una Motobomba

28 Partes de una Bomba Centrífuga

29 Motobomba en detalle

30 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

31 Ejemplos de Rodetes ó Impulsores

32 Sistema Difusor

33 Clasificación Bombas de desplazamiento Positivo

34 Ejemplos Bombas

35 Ejemplos Bombas

36 Ejemplos Bombas

37 Usos Comunes de Bombas de Desplazamiento Positivo

38 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

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

40 Influencia de B2

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

42 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,∞

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

44 Representación de 𝐻 𝑒,𝑧

45 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

46 Resolución

47 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

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

49 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

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

51 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

52 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.

53 Ejemplo

54 Plano Hidráulico General de una Bomba Hidráulica

55 Primera Expresión de la Altura manométrica

56 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

57 Pérdidas internas de la Bomba

58 Alturas, Caudales, Pérdidas, Potencias y Rendimientos

59 Alturas, Caudales, Pérdidas, Potencias y Rendimientos

60 Alturas, Caudales, Pérdidas, Potencias y Rendimientos

61 Ejemplo

62 Resolución

63 Ejemplo

64 Resolución

65 Curvas Características de las bombas Hidráulicas

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