Bombas Centrífugas

Son un tipo de bomba hidráulica que transforma la energía mecánica de un impulsor, es actualmente la maquina más usada para bombear líquidos en general.

Funcionamiento

1) Entrada del liquido a través de la conexión de succión concéntrica al eje.

2) El liquido fluye hacia afuera por el interior de los espacios que existen entre las aspas.

3) El liquido deja el impulsor a una velocidad considerablemente mayor conrespecto a la de la entrada.

4) El liquido que sale del impulsor se recoge en una coraza espira llamada voluta y sale de la bomba a través de una conexión tangencial de descarga.

5) La carga de velocidad del liquido procedente del impulsor se convierte en carga de presión.

Teoría de la bomba centrifuga

Las ecuaciones básicas que relacionan potencia, carga desarrollada y capacidad se divisan para una bomba ideal a partir de principios básicos de dinámica de fluido.

Puntos en la bomba donde se puede aplicar la ec. de Bernoulli

Bomba Ideal

En una bomba ideal se asume que el liquido fluye a través de la unidad sin fricción y Que en una determinada sección todo el liquido fluye a la misma velocidad.

La cabeza desarrollada esta dada por la ecuación

∆𝑯𝒓 = 𝒖𝟐 𝒖𝟐 −𝒒

𝑨𝒑𝒕𝒂𝒏𝜷

𝑨𝒑

𝒖𝟐

𝒒

Área periférica del impulsor

Componente tangencial de la velocidad de salida

Flujo volumétrico

Rendimiento real de la bomba

En una bomba real, hay fricción y perdidas por impacto originadas por el subitocambio de dirección del liquido que abandona el impulsor

El comportamiento de una bomba se ilustra mediante gráficas

• Cabeza real • Consumo de potencia• Eficiencia vs flujo volumétrico

NO DEBE HACERSE NUNCA

Operar una bomba centrifuga bajo la condición de que la cabeza máxima el flujode liquido sea 0.

Circulación del fluido

Para evitar choques entre las paletas y el flujo , que generan pérdidas de rendimiento es necesario que el ángulo de las paletas coincida con el de la entrada de flujo, esto explica que las paletas estén siempre inclinadas hacia atrás en la entrada.

Componente vectorial de las fuerzas que rigen una partícula al salir del rodete de una bomba centrífuga.

Consumo de potencia

La diferencia entre la potencia del fluido 𝑷𝒇 y la potencia requerida representa la

perdida de potencia en la bomba, que se debe a la fricción del fluido, pérdidas de choque estas convierten energía mecánica en calor y perdidas por fugas.

EficienciaEs la relación entre la potencia del fluido y la potencia total consumida. Esta alcanza un punto máximo cerca de la región de la capacidad estipulada de la bomba.

Las fugas representan un flujo invertido inevitable desde la descarga del impulsorpasando por el anillo desgastado hasta el orificio de succión.

Curvas características

• También denominada curvas de capacidad estas no ayudan a estimar para una carga total de fluido la potencia requerida y su eficiencia.

Leyes de afinidad

Bombas centrifugas de etapa múltiple

Se utilizan en general cuando se necesita una carga superior a los 200 ft, por endese acopla dos impulsores en serie, las cargas total es varias veces la de una sola etapa

Bombas Herméticas

Estas se utilizan para el manejo de líquidos peligrosos, estas bombas son menoseficientes existen dos tipos.

Bombas de rotor enlatadoBombas de impulsor magnético

Bombas de cebado

Una bomba que tenga aire en su coraza esta taponada con aire, ya que esta no puede operar debido a que no puede elevar el liquido desde una línea de succión inicialmente vacía, el aire tiene que estar completamente desalojado al cebar la bomba desde un tanque auxiliar.

Ventiladores

Estas maquinas descargan grandes volúmenes de gas (aire), esta tienen una baja velocidad que generan presiones muy bajas

Ventilador centrifugo

Por lo general operan bajo el mismo principio de bombas centrifugas, pero aspas son curvadas hacia adelante.

Ventiladores industriales usadospara la climatización y extracción de espaciosgrandes

De palas hacia adelante

Impulsores para ventiladores centrífugos

Estos se montan dentro de una coraza construida con una lamina de metal ligero las holguras son grandes y las cargas de salida pequeñas.

Sopladores

Aparatos rotatorios de alta velocidad que usan la fuerza centrifuga para desarrollar una presión máxima cerca de 2 atm.

Soplador centrifugo de alta eficiencia

Las relaciones de entrada y salida de presión si esta por debajo de 3 o 4 el incremento en la temperaturano es tan grande y no se requieren medidas para reducirlo.

Soplador de desplazamiento positivo bilobularSoplador centrifugo de succión múltiple

La relación de temperatura para el cambio isentropico

𝑇𝑏

𝑇𝑎=

𝑃𝑏

𝑃𝑎

1−1𝛾

𝑇𝑏 𝑇𝑎 temperatura entrada, salida

Pb, Pa presiones entrada y salida𝛾 relación de calores específicos

Compresores

Estos son de desplazamiento positivo descargan presiones desde 2 hasta milesde atmosferas.

La relación de presión de entrada y presión de salida puede ser tan grande como 10 esto produce que la temperatura isentrópica sea excesivamente elevada pero el calorque se genera es absorbido por el gas.

Compresores de desplazamiento positivo

Se usan para presiones de descarga de 6 atm, incluyen aspas móviles tipo tornilloy compresores líquido – pistón ejemplos de estos son los compresores reciprocantes

Estas son accionadas por un motor de dobleacción.

Compresores centrífugos

Contienen mas de una serie de impulsores en un solo eje que gira a altas velocidades

Ecuaciones para sopladores y compresores

Debido al cambio en la densidad durante el paso del flujo en el compresor escribirla ecuación diferencial y utilizarla para relacionar el trabajo de eje con el cambio de la carga de presión.

𝑊𝑝𝑟 = 𝑃𝑎

𝑃𝑏 𝑑𝑝

𝜌

Esta expresión conduce al trabajo de compresión de un gas ideal sin fricción

Compresión adiabática

𝑝

𝜌𝛾=𝑝𝑎𝜌𝑎𝛾

Compresión isotérmica

𝑝

𝜌=𝑝𝑎𝜌𝑎

Compresión politrópica

𝑝

𝜌𝑛=𝑝𝑎𝜌𝑎𝑛

Ecuación de la potencia

𝑃𝐵 =0.371 𝑇𝑎𝛾𝑞0(𝛾 − 1)𝓃

𝑃𝑏𝑃𝑎

1−1𝛾

− 1Compresor adiabático

Compresión isotérmica 𝑃𝐵 =1.97 𝑇𝑎𝑞0

𝑛𝑙𝑛𝑃𝑏𝑃𝑎

Pb Potencia al freno en caballos de fuerza Q0 Volumen estándar de gas comprimido Ta Temperatura de entrada

Bombas de vacío

Un compresor que succiona a una presión por debajo de la atmosférica y descarga a la presión atmosférica cualquier tipo de maquina puede adaptarse para haber vacío.

La eficiencia mecánica es menor que en los compresores

Bombas de eyectores de chorro