Par á Metros - TECSUP
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1 Profesor: MAITA F. David
PARMETROS TCNICOS
DE
BOMBAS CENTRIFUGAS
UNIDAD II
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En la mayora de empresas, los tcnicos u operadores de bombas centrifugas reclaman que:
La bomba no funciona.
La bomba no aguanta presin
La bomba gotea en el piso y etc.
Cmo estn las Bombas?
Por qu el reclamo frecuente?
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Qu es un fluido y que propiedades lo caracterizan?
Son sustancias cuyas molculas gozan de gran movilidad una con respecto a otras, tomando la forma del recipiente que las contiene.
El lquido es uno de los tres estados de agregacin de la materia. Un lquido es un fluido cuyo volumen es constante en condiciones de temperatura y presin constante y su forma es esfrica.
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HIDROSTTICA
Estudio de los fluidos en reposo. En los sistemas hidrostticos la energa que predomina es la energa de presin.
El Peso Especfico () es la propiedad mas importante a considerar.
Una clasificacin Prctica para el estudio de los fluidos es por su estado .
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HIDRODINMICA Estudio de los fluidos en movimiento. En los sistemas hidrodinmicos la energa que predomina es la energa de velocidad.
La Densidad () y la Viscosidad () son las propiedades que predominan.
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FLUIDOS COMPRESIBLE
Cuando la viscosidad de un fluido vara con la presin, se les conoce como no Newtoniano.
FLUIDOS INCOMPRESIBLE
Se mantiene invariable con los cambios de presiones. A estos lquidos se les conoce como lquidos reales o Newtonianos.
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Densidad () es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen.
La densidad del agua, tcnicamente es 1 kg/L = 1; 1000 kg/m3 = 1g/cm3
En el sistema ingls, la densidad del agua es: = 62.4 lb/ft3
Cules son las propiedades que caracterizan a un fluido?
= masa = m Volumen V
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Aplicacin:
500 litros de agua (0,5 m3), poseen una masa de 500 kilogramos, esto quiere decir que la densidad del agua en las condiciones tendr que valor.
= masa
Volumen
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Nombre
C
Densidad Kg/m3
Nombre
C
Densidad Kg/m3
Gasolina 15 749.8 Aceite vegetal 15 900
Cerveza 15 1020 Aceite crudo 20 1000
Diesel fuel 15 820 Brea 25 1230
Aceite para engranajes
15 920 Vino 15 1000
Aceite
combustible - Ligero
15 860 Jugos de azcar 80 1300
Aceite hidrulico 20 875 Aceite de silicona 20 940
Kerosene 15 790 Leche 15 1030
Agua de mar 15 1020 Agua de mar 20 998
TABLA DE DIVERSOS LQUIDOS SEGN SU TEMPERATURA ESTNDAR.
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DENSIDAD RELATIVA (dr)
La densidad relativa (tambin denominada gravedad especfica(GE)) es una comparacin de la densidad de una sustancia con la densidad del agua:
GE (dr) =
0,70 GE gasolina
1,0 GE agua
sustancia (s) agua (a)
Densidad =
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Un aceite tiene una gravedad especifica de 0,85. Calcule su densidad en kg/m3 y lb/ft3.
Solucin: Por definicin de gravedad especifica: Densidad: dS = dr x da Reemplazando: ds = 0.85 x 1000 kg/m
3 = 850 kg/m3 ds = 0.85 x 62.4 lb/ft
3 = 53.04 lb/ft3
Aplicacin:
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Es la cantidad de peso por unidad de volumen de una sustancia que ella ocupa.
PESO ESPECFICO ()
= Peso = w * g ( * g) Volumen v
(Gamma) = peso especifico W = es el peso de la sustancia V = es el volumen que la sustancia ocupa = es la densidad de la sustancia g = es la gravedad se expresa en (gr-f/cc) 9.80 m/s2
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LA TEMPERATURA
Es una medida del nivel de energa interna de un fluido. Es usualmente medida en grados Centgrados (C) o en grados Fahrenheit (F).
C = F 32 5 9
El agua se congela 0 = C y hierve a 100 C. El agua se congela 32 = F y hierve a 212 F.
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Expresa la deformacin que sufre un fluido cuando se la aplican fuerzas externas
Viscosidad cinemtica: centistokes (cSt) [mm2/s]
Representa fsicamente la resistencia al movimiento que presenta un fluido (cuando est en movimiento) .
Se denomina viscosidad cinemtica y es la relacin entre la viscosidad dinmica y su densidad.
Viscosidad dinmica: centipoises (cP) [Pas]
MEDICIN DE LA VISCOSIDAD
Viscosidad: propiedad de un fluido de ..... Fluir
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PRINCIPIO DE PASCAL
La presin de un lquido se transmite a todos los puntos del mismo y a las paredes del recipiente que los contiene. Las flechas slo indican que la presin es perpendicular a la superficie.
P F
A
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PRINCIPIO DE PASCAL:
La presin ejercida sobre un fluido es distribuido igualmente a travs de todo el fluido.
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A
Todo cuerpo ejerce presin P sobre la superficie en que se apoya cuya magnitud depende de la fuerza F (peso del cuerpo) y la superficie A en la que se apoya.
F P = A
F
PRESIN
F
Ap
p
F A
A
F p
A p F
=
=
x =
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Cul es la diferencia entre fuerza y presin?
Ejercicio:
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Como se muestra la relacin entre la presin y el rea, donde se puede notar que la relacin es inversamente proporcional
RELACIN ENTRE LA PRESIN Y EL REA
Como se muestra la relacin entre la presin y la fuerza aplicada que estn relacionadas directamente.
RELACIN ENTRE LA PRESIN Y LA FUERZA APLICADA
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El liquido es un fluido incompresible.
Si un lquido se encuentra en reposo, la presin que ejerce esta dada por:
Donde (rho) es la densidad del lquido y h es la distancia del punto debajo de la superficie.
Presin = Altura (h) x Peso especifico ()
P = h x (Gamma) = x G
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Presin = 76 cm x 13,6 g = 1033,6 g
cm3 cm2
Presin =
Ejercicio de aplicacin
Determine la presin que ejerce una columna de Hg que tiene 760 mm de altura y una densidad de 13,6 g/cm3.
SOLUCION
Presin = Altura x Peso especifico
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d
F
P
Area
FuerzaP
4
. 2d
FP
MEDICIN DE LA PRESIN
A
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Sector dentado
Varilla
Pin
Tubo elstico
Manmetro Bourdon
Presin atmosfrica
MEDICIN DE LA PRESIN
Es un instrumento utilizado para la medicin de la presin en los fluidos, generalmente determinando la diferencia de la presin entre el fluido y la presin local.
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El vacumetro de McLeod es un vacumetro que mide con gran precisin presiones inferiores a la presin atmosfrica (Vaco).
Vacumetro
un vacumetro mide solo vaci y el manovacuometro tiene el cero en la mitad de su escala y puede medir vaci de cero hacia atrs y presin hacia adelante
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: Representa la densidad del fluido en kg/m3. h: Representa la columna de fluido que genera la presin p. g: Representa la aceleracin de la gravedad. : Peso especfico (kg/dm3).
Presin Atmosfrica
h
A P
resi
n A
tmo
sfrica
PA = fluido x h
PA = fluido x g x h
: Fluido
PRESIN DEBIDO AL PESO DEL FLUIDO PRESIN MANOMTRICA.
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PSI x 2,31 GE
Altura (pies) =
Altura ( pies ) x GE 2,31
Presin (PSI)=
LA PRESIN SE PUEDE CONVERTIR EN ALTURA
LA ALTURA PUEDE CONVERTIR EN PRESIN
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a. Para una misma altura de columna de liquido, lquidos de pesos especficos diferentes tiene presiones diferentes.
Agua = 1
Gasolina = 0,75
Ac. Sulfurico = 1,8
____ PSI _____ PSI _____ PSI
____ Amp ___ Amp ___ Amp
INFLUENCIA DEL PESO ESPECIFICO EN AL RELACIN ENTRE LA PRESIN Y ALTURA DE COLUMNA DE LQUIDO.
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Gasolina = 0,75
Agua = 1 Salmuera
= 1,2
_____ PSI ______ PSI ______ PSI
___ Amp ___ Amp ___ Amp
b. Para una misma presin, actuando en lquidos con pesos especifico diferentes, las columnas de liquido son diferentes.
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PRESIN ATMOSFRICA (Patm)
Q = Caudal
Es la presin que se da en cualquier lugar de la superficie de la tierra como consecuencia del peso por unidad de superficie ejercida por la atmsfera (aire).
Se llama tambin presin baromtrica. 1m Cuadrado
Presin que genera el peso del aire.
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Altitud sobre el nivel del mar
Presin atmosfrica en metros
0 10,33
200 10,080
400 9,830
600 9,580
800 9,340
1000 9,110
1200 8,890
1400 8,670
1600 8,450
1800 8,240
2000 8,040
2500 7,560
3000 7,100
3500 6,680
4000 6,270
LA PRESIN ATMOSFRICA EN FUNCIN DE LA ALTITUD SOBRE EL NIVEL DEL MAR.
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atm kgf/cm2 bar Pa = N/m2 Psi = lbf/pul2 m H2O
1 1,033 1,013 1,013 x 105 14,662 10,33
0,968 1 0,981 98100 14,194 10
0,987 1,02 1 105 14,468 10,2
9,87 x 10-4 1,02 x 10-5 10-5 1 1,447 x 10-4 10,2 x 10-5
0,068 0,070 0,069 6910,8 1 0,705
EQUIVALENCIA DE UNIDADES DE PRESIN
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CAUDAL (Gasto, Flujo volumtrico, flujo de volumen, Tasa de volumen)
Q = V t
: Velocidad promedio del flujo m/s. Q: Representa el caudal en lpm. A: rea de la seccin cm2
A1
V
V A1
V1 Es la cantidad de fluido que pasa por determinado elemento en la unidad de tiempo.
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CAUDAL
A Q Q
v d
4
...
2dvAvQ
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Q = 3000 lpm 60 cm
480 cm
recipiente
8. Determine la velocidad del agua (m/s) en el ducto y en el recipiente
APLICACIN
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ECUACIN DE CONTINUIDAD
Que al disminuir la seccin de la tubera la velocidad del fluido se incrementa, y disminuye a medida que la seccin aumenta.
2211 AvAv
A2 A1
V2 V1
Q =
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Teoria de Bombas Centrfugas Principio de Funcionamiento
La Bomba recibe la energa a travs de su eje (RPM y Torque) Esta energa pasa al impulsor, que le impulsa velocidad al liquido que esta siendo bombeado a un valor aproximado de (V2/2g)
En el impulsor y en la voluta esa velocidad va transformndose en Presin, mediante el incremento del rea de paso.
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PH = W t
PH(Kw) = P (bar) Q (lt/min) 600
PH(Kw) = (Kg/m3) H (m) Q (m3/s)
76
= peso especifico
POTENCIA QUE ENTREGA LA BOMBA
Es la rapidez de una mquina (bomba) para realizar trabajo.
PH =Potencia Hidrulica
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PH = . H. Q 76
POTENCIA DE FRENO
Pfreno(Kw) = T (N.m). n (rev/min) 9950
Perdidas
P hidrulica
Motor Elctrico
Potencia entregada al eje de la bomba.
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Curvas caractersticas de una bomba centrfuga
CARGA TOTAL RENDIMIENTO
POTENCIA AL FRENO
Qro
hmax
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A
B
C D E A: Prdidas en la entrada del
impulsor (Prdida Hidrulica) B: Prdida por Recirculacin (Prdida Volumtrica) C: Rozamiento en sello mecnico / prensaestopa (Prdida Mecnica) D: Filtracin del elemento sellante (Prdida Volumtrica) E: Friccin en rodamientos, anillos de desgaste, impulsor. (Prdida Mecnica)
TEORIA DE BOMBAS CENTRFUGAS
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Perdidas en el motor.
Energa consumida
de la red
Energa hidrulica til entregada al
fluido.
Perdidas mecnicas
Elctricas, entre hierro
(en el eje) (Rozamiento, turbulencia, choques, etc.)
Prdidas Hidrulicas.
PERDIDAS EN UN SISTEMA DE BOMBEO
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Zonas de distribucin de la potencia en una bomba centrfuga
Potencia absorbida por el fluido
Qro
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Eficiencia () = Energa neta absorbida por el fluido. Energa entregada al eje de la bomba.
EFICIENCIA DE LA BOMBA
Nos indica el porcentaje de energa neta absorbida o aprovechada por el fluido a su paso por la bomba.
Potencia al Freno
Potencia hidrulica
Prdidas
m.h
Hidraulicafreno
Freno
Hidraulicam.h
PP
P
P
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Zonas de distribucin de la potencia en una bomba centrfuga
Potencia absorbida por el fluido
Prdidas
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REPRESENTACIN GRAFICA ISO EFICIENCIA
10 D
H (m)
50
40
45
Q (l/min) 100 200 300
9 D
8 D
80 % 75 %
70 %
CURVAS DE EFICIENCIA
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Zona de alta presin Zona de baja presin
GENERACIN DE LA PRESIN
La presin se origina cuando el caudal encuentra una resistencia a su desplazamiento.
Resistencia
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CADA DE PRESIN
La cada de presin es una perdida de energa que se disipa al medio circundante en forma de calor.
40bar 10bar
P = 30 bar
k P = Q2
Q = 20 L/min
Para una restriccin constante, a medida que se incrementa el caudal, la cada se incrementa en forma cuadrtica.
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a. Longitud de la tubera. b. Dimetro de la tubera. c. La rugosidad de la tubera. d. El tipo de fluido transportado. e. La temperatura del fluido. f. Forma de la tubera y accesorios.
Otros factores que influyen en la cada de presin de un sistema hidrulico
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A BOMBA
____ bar Presin: 30 bar Presin: 10 bar
B
Sistema en serie
Aplicacin:
BOMBA
B
A
C
_____ bar
Presin: 20 bar
Presin: 40 bar
Presin: 60 bar
Sistema en Paralelo
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SISTEMA DE BOMBEO
Aqu la resistencia es el propio peso del fluido ms las resistencias fluido-fluido y fluido-tubera que se desarrollan en el transporte de ste.