MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

Diseño, cálculos y selección de bombas, tipos de bombas y accesorios

Nicolás E. Lara García

117004344

Steffanny Granados Penagos

117004315

Presentado a: Ing. Peter R. Velázquez

MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

INGENIERIA AGROINDUSTRIAL

UNIVERSIDAD DE LOS LLANOS

2022

Tabla de Contenido

Bombas…………………………………………………………………………………………….3

       Definición de sistemas de bombeo......………………………………………………………..3

       Selección de  bombas…………………………………………………………………………3

Tipos de bombas…...……………………………………………………………………………...4

       Definición………………………………………………………………………………….…4

       Bombas de  desplazamiento positivo………………………………………………………...4

       Bombas Cinéticas………………………………………………………….……………........6

                 Características…………………………………………………………………………7

Cálculo Para Procesos Con Bombas Centrífugas………………………………………………...10

       Cálculo De La Potencia De Una Bomba…………………………………………………….10

       Potencia De La Bomba En El Eje……………………………………………….………….11

       Energía Ganada Por Un Fluido………………………………………………………….….12

       Trabajo Específico……………………………………………………………………….....12

       Caudal Másico………………………………………………………………………………12

Conclusiones…………………………………………………………………………………….14

Referencias………………………………………………………………………………………14

1. Bombas

 Las bombas son los elementos que aportan energía para vencer las pérdidas de carga y la diferencia de alturas entre dos puntos. Fuerzan al fluido a circular en un determinado sentido. Aunque se puede obligar a que el fluido atraviese una bomba en sentido contrario, esta situación es anómala.

1.1 Definición de sistemas de bombeo

 Un sistema de bombeo consiste en un conjunto de elementos que permiten el transporte a través de tuberías y el almacenamiento temporal de los fluidos, de forma que se cumplan las especificaciones de caudal y presión necesarias en los diferentes sistemas y procesos.

1.2 Selección De Bombas

Teóricamente la selección de bombas es un proceso similar al de definición de las dimensiones principales en el diseño. Se parte de la altura de elevación, el caudal y el NPSH. Con el caudal y el NPSH se define el diámetro de entrada y la velocidad de giro, que debe estar limitada a valores prácticos: los posibles motores a emplear. Una vez hecho esto, y dependiendo de la velocidad específica, se elige un tipo de máquina axial, mixta o radial. Para ese tipo de máquina se busca el diámetro específico con el mejor rendimiento (teórico) posible y ya se tiene así definido el tamaño.

En este proceso influye también el número de etapas o, en el caso de bombas radiales, el haber elegido una bomba con doble entrada, pues cambia la velocidad específica.

2 Tipos de Bombas

Figura 1.

 Clasificación De Tipo De Bombas[pic 1]

Tomado de:

2.2  Definición

Es común que se clasifiquen las bombas como de desplazamiento positivo o cinéticas: en la figura 1 se muestra varios tipos de cada una. El tipo de bomba de chorro o eyectora, es una versión especial de bomba cinética centrífuga, que se describirán más adelante.

2.3 Bombas de  Desplazamiento Positivo

Lo ideal es que las bombas de desplazamiento positivo envíen una cantidad fija de fluidos en cada revolución del rotor o eje impulsor de la bomba. La capacidad de la bomba sólo se ve afectada en forma moderada por los cambios de presión, debido a desligamientos pequeños ocasionados a su vez por las holguras entre la carcasa y el rotor.

Las bombas de desplazamiento positivo tienen en el extremo de la succión una cavidad que se expande y en el extremo de la descarga una cavidad que se achica. A medida que la cavidad del extremo de la succión se expande, el líquido fluye dentro de la bomba y sale por el extremo de la descarga a medida que la cavidad se contrae. En teoría, a una determinada velocidad o cantidad de rpm, las bombas de desplazamiento positivo producen el mismo caudal, independientemente de la presión de descarga. En realidad, la presión está limitada por el par del motor y por fugas internas (deslizamiento). No obstante, la presión puede alcanzar niveles peligrosos, por lo que normalmente se coloca en el lado donde hay presión una válvula limitadora de presión, de seguridad o de alivio para evitar daños en el sistema. La válvula puede ser externa o interna. Las bombas de desplazamiento positivo son «máquinas de flujo constante». Por lo general, el caudal es proporcional a la velocidad de la bomba, por lo que resultan ideales para controlar caudal mediante velocidad variable. Se usan para presiones altas y fluidos viscosos.

Figura 2. Bombas de desplazamiento positivo

[pic 2]

2.4 Bombas Cinéticas

FIGURA 3.

Bomba centrífuga[pic 3]

[pic 4]

Fuente: Goulds Pumps, Inc., Seneca Falls, NY.

Las bombas cinéticas agregan energía al fluido cuando lo aceleran con la rotación un impulsor. La figura 3 muestra la configuración básica de una bomba centras de flujo radial, que es el tipo más común de bomba cinética. El fluido se lleva al centro del impulsor y después es lanzado hacia fuera por las aspas. Al salir del impulsor fluido pasa por una voluta en forma de espiral, donde baja en forma gradual y ocasiona que parte de la energía cinética se convierta en presión de fluido.

La figura 3  muestra el diseño básico de impulsores de flujo radial, y mixto. El tipo de impulsor que la bomba tenga (flujo axial) depende de la acción dinámica de las aspas del impulsor para elevar y acelerar el fluido en forma axial a largo de una trayectoria paralela al eje de éste. La bomba de flujo mixto incorpora tas acciones tanto del tipo centrífugo radial como del impulsor.

2.4.1 Características

 El «deslizamiento» de las bombas rotativas de desplazamiento positivo depende de la viscosidad del fluido de la bomba y de la presión producida. A mayor viscosidad, menos deslizamiento. La presión que producen las bombas reciprocantes de desplazamiento positivo es pulsátil con grandes oscilaciones, que obedecen a que la cavidad se llena y se vacía. Para garantizar que esa presión pueda medirse y controlarse con precisión y que responda a las demandas por lotes al mismo tiempo que se protege la integridad mecánica de la bomba y del equipo de procesamiento, es muy importante controlar los cambios de presión. Por lo tanto, por lo general se colocan dispositivos de amortiguación de pulsaciones y las bombas operan con dos o tres cilindros. Mientras más cilindros, más parejo es el caudal.

 Puntos clave

• Hay dos tipos principales de bombas: las rotodinámicas (o centrífugas) y las de desplazamiento positivo.
• Estos dos tipos principales se dividen en subgrupos con sus propias características mecánicas de diseño.
• Las bombas centrífugas pueden estar montadas en bastidor o ser de acople directo. ƒ
• Las configuraciones del flujo de las bombas centrifugas se clasifican en: radial, mixto y axial.
• Las bombas centrífugas pueden tener un impulsor o más. Los tres tipos principales de impulsores son abierto, semiabierto y cerrado.  
• Las bombas de desplazamiento constante son máquinas de caudal constante que pueden generar presiones peligrosas. Por lo tanto, tienen que estar equipadas con válvulas limitadoras de presión y con amortiguadores de pulsaciones que protejan el sistema. ƒ
•  Las bombas de desplazamiento positivo se usan, sobre todo, para bombear fluidos viscosos y cuando se necesita generar presiones muy altas.

Las bombas rotativas son empleadas en:

• Sistemas de lubricación sobre presionados
• Procesos Químicos
• Comandos y controles hidráulicos de máquina operatrices y terraplén
• Transmisiones hidráulicas funcionando como máquinas generadoras o como motores
• Bombeo de petróleo y de gases licuefados de petróleo y en instalaciones petroquímicas
• Industrias de alimentos, lácteos y bebidas Instalaciones de quemadores de aceite
• Industria de cosméticos y cerámico
• Construcción naval
• Industria papelera.

Según sea el tipo de líquido que se vaya a bombear, se elige un tipo u otro de rodete, construyéndose además del material adecuado. Este puede ser de hierro, bronce, acero de diversos tipos, aleaciones de níquel etc.; incluso existen también de metal revestido de vidrio, de cerámica, de carbón o de fibras sintéticas, según las necesidades del fluido a impulsar. Los rodetes pueden ser cerrados, semiabiertos, abiertos o de flujo mezclado. Los primeros están formados por dos discos paralelos, entre los que se encuentran los álabes soldados a sus caras; los rodetes semi abiertos constan de un solo disco con los álabes en una de sus caras; los rodetes abiertos están formados por los álabes y el soporte imprescindible para su sujeción, y los de flujo mezclado disponen de unos álabes especiales que proporcionan además del flujo radial, un flujo axial (bombas helicocentrífugas). Los rodetes cerrados son los más corrientes y se utilizan para líquidos poco viscosos y sin sólidos en suspensión. A su vez los rodetes abiertos son los más indicados cuando se ha de bombear un líquido con sólidos abrasivos en suspensión. En cuanto a la aspiración de la bomba centrífuga, ésta puede ser sencilla o doble, según que se produzca por una de las caras del rodete o por las dos, respectivamente.

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