Mecánica de fluidos

CARGAS EN EL SISTEMA

Carga de aspiración

Carga de impulsión

V1=0 P1=0 V2=0 P2=0

h

V4=V3

P4 > P3

h4 = hi

h3 = ha

h1

z1

V23/2g

P4/gr

V24/2g

z2

z3=z4=0

L (m)

H (m)

P3/gr

h2

aF

g

iF

g

1 3 4 2

h4 > h2

1

3 4

2

1

3 4

2

V1=0 P1=1 atm V2=0 P2=1 atm

h4 = hi

h3 = ha h1

V23/2g

V24/2g

P4/gr

z2

z1<z3=z4<z2

L (m)

H (m)

P3/gr

h2

1 3 4 2

z1

Patm/gr Patm/gr

z3

z4

1

3 4

2

V1=0 P1=1 atm V2=0 P2=1 atm

z1<z3=z4<z2

L (m)

H (m) h3 = ha

h1

V23/2g

P3/gr

1 3

z1

Patm/gr

z3

h1>h3

V3>V1 z3 > z1

P3 < P1=Patm

1

3 4

2

V1=0 P1=1 atm V2=0 P2=1 atm

z1<z3=z4<z2

L (m)

H (m)

P3

1 3

Patm

P3 < P1=Patm

CAVITACIÓN

NPSHdisp / NPSHreq

va

PNPSH h

gr

1

3 4

2

ha Disponible

Requerido

>0 z=0

NPSHd> NPSHr

RENDIMIENTO

POTENCIA

SUMINISTRADA

AL FLUIDO

tP =W(J/kg) m(kg/s)=gH Qr

rP

POTENCIA

CONSUMIDA

POR BOMBA =???

RENDIMIENTO

R

E

D

E

L

E

C

T

R

I

C

A

motor bomba fluido

ENERGÍA ENERGÍA ENERGÍA

helect

hbomba

htotal

hmec hhid x x

RENDIMIENTO

POTENCIA

SUMINISTRADA

AL FLUIDO tP =W(J/kg) m(kg/s)=gH Qr

tr

tot tot

P gH QP = =

r

h h

POTENCIA

CONSUMIDA

POR BOMBA

Formas de

impulsión

Máquinas para

impulsión

DESPLAZAMIENTO VOLUMÉTRICO DEL FLUIDO

IMPULSIÓN MECÁNICA, FUERZA CENTRÍFUGA

TRANSPORTE CANTIDAD DE MOVIMIENTO (FLUIDO

SECUNDARIO)

ACCIÓN CAMPO MAGNÉTICO

GASES

LÍQUIDOS BOMBAS

VENTILADORES

SOPLANTES

COMPRESORES

BOMBAS

Alternativas

DESPLAZAMIENTO

POSITIVO

TURBOBOMBAS

Rotatorias

Pistón

Diafragma

Ruedas dentadas

Lóbulos

Ruedas excéntricas

Paletas

Centrífugas

Axiales

Peristálticas

Helicocentrífugas

Tornillo

Hélice salomónica

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas alternativas : pistón

- Cilindro movido por una biela.

- El líquido es comprimido dentro de la cámara.

Válvula

admisión

Válvula

descarga

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas alternativas : pistón

admisión

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas alternativas : pistón

descarga

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas alternativas : pistón

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas alternativas : pistón

descarga descarga carga

caudal

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas alternativas : pistón

ÉMBOLOS DE ACCIÓN DOBLE

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas alternativas : pistón

ÉMBOLOS DE ACCIÓN DOBLE

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas alternativas : pistón

Carrera

completa

caudal

Carrera

completa

Carrera

completa

descarga descarga carga

caudal

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas alternativas : pistón

2 cilindros acción doble

Carrera

completa

caudal

Carrera

completa

Carrera

completa

Carrera

completa

caudal

Carrera

completa

Carrera

completa

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas alternativas : pistón

Carrera

completa

caudal

Carrera

completa

Carrera

completa

-Caudales constantes en

periodos largos

-Presiones elevadas a la

salida

-Impulsión de líquidos muy

viscosos

-Rendimiento volumétrico

superior al 90%

-No bombean líquidos con

sólidos abrasivos

-Tamaño grande

-Elevado coste inicial y de

mantenimiento

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas alternativas : pistón

VENTAJAS DESVENTAJAS

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas alternativas : diafragma

MEMBRANA FLEXIBLE

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas alternativas : diafragma

MEMBRANA FLEXIBLE

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas alternativas : diafragma

-Fácil evitar fugas

-Impulsión de líquidos

tóxicos o peligrosos,

corrosivos y con sólidos

abrasivos

-Vida corta del diafragma y

riesgo de rotura.

-Costes de mantenimiento

elevados

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas alternativas : diafragma

VENTAJAS DESVENTAJAS

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas rotatorias

De ruedas

dentadas

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas rotatorias

De ruedas

dentadas

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas rotatorias

De ruedas

dentadas

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas rotatorias

De lóbulos

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas rotatorias

De lóbulos

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas rotatorias

De ruedas excéntricas

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas rotatorias

De ruedas excéntricas

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas rotatorias

De paletas

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas rotatorias

De paletas

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas rotatorias

De tornillo

circulación

en dirección axial

Se utilizan para líquidos

viscosos

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas rotatorias

De hélice salomónica

El eje además de girar describe trayectoria

circular dentro de la cavidad

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas rotatorias

Peristáltica

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas rotatorias

Peristáltica

TURBOBOMBAS

TURBOBOMBAS

Bomba axial Bomba

centrífuga

TURBOBOMBAS

Centrífuga de

voluta

Centrífuga de

difusor

TURBOBOMBAS

Tipos de rodetes

Abierto Semiabierto Cerrado

TURBOBOMBAS

Tipos de rodetes

TURBOBOMBAS

Tipos de aspiración

Aspiración

sencilla

Aspiración

doble

-Construcción sencilla. Bajo coste inicial y

mantenimiento

-Sin válvulas en el cuerpo de bomba

-Acoplamiento a motor eléctrico o fabricación conjunta

de ambos

-A mayor velocidad de giro, menor tamaño

-Funcionamiento muy estable. Puede trabajar con la

salida cerrada

- Pueden manejar líquidos con sólidos en suspensión

VENTAJAS

TURBOBOMBAS

-No proporcionan P elevadas. Bombas de múltiples

etapas. Más costosas

-Sólo operan con alto rendimiento en un pequeño

intervalo de condiciones (caudal-presión)

-Válvulas de retención en línea de aspiración para que

líquido no vuelva al depósito al detener la bomba

-Bajo rendimiento con líquidos muy viscosos

DESVENTAJAS

TURBOBOMBAS

ut

uv

u

r1

r2

dr

b

TURBOBOMBAS

r2

r1

ut

uv

u

r1

r2

dr

b

TURBOBOMBAS

r2

r1

Alturas teóricas y reales proporcionadas

por bomba centrífuga

TURBOBOMBAS

= a - bQt ,∞H

tH = a - bQ

2

rH = A - BQ - CQ

Q

H

a

a

A

Hmax Q=0

Altura proporcionada por bomba centrífuga

TURBOBOMBAS

2

rH = A - BQ - CQ

Q

H

Curva característica de

la bomba centrífuga

Curvas características de una bomba centrífuga

TURBOBOMBAS

CARGA TOTAL

RENDIMIENTO

POTENCIA AL FRENO

Qro

hmax

Zonas de distribución de la potencia en una bomba centrífuga

TURBOBOMBAS

Potencia absorbida por el fluido

Qro

Zonas de distribución de la potencia en una bomba centrífuga

TURBOBOMBAS

Potencia absorbida por el fluido

Pérdidas

Patm

z1

Patm

z2

TURBOBOMBAS

1

2

Altura proporcionada por bomba centrífuga

TURBOBOMBAS

Q

H

CURVA BOMBA

CURVA SISTEMA

PUNTO OPERACIÓN

Q

H

Asociación bombas centrífugas en serie

TURBOBOMBAS

Q

H

bomba

sistema

Asociación

bombas serie

Q

H

Asociación bombas centrífugas en paralelo

TURBOBOMBAS

Q

H

Bomba 1

sistema

Asociación

bombas paralelo

Bomba 2

Q1 Q2 Q=Q1+Q2

H

Asociación bombas centrífugas

TURBOBOMBAS

Calcular Q que impulsa cada bomba,

Q del conjunto y potencia

a) con las bombas asociadas en serie

b) con las bombas asociadas en

paralelo

H(m) Q(m³/s)

Curvas características:

H1=69-135Q- 4000Q²

H2=54-71Q- 4285Q²

Semejanza bombas centrífugas

Criterios de

semejanza

Bombas idénticas girando

a distintas velocidades

Bombas idénticas girando

a la misma velocidad

donde el rodete se ha

rebajado ligeramente 2

22 2 2

2

2 2 2

r u rQ

Q' r' u' r' '

22

2

2

2

2

2

2

22

22

'r'

r

'r'u'

ru

'H

H

43

'H'Q

QH

'P

P

TURBOBOMBAS

222 senbur2Q

222,t cosrug

H

P Q g Hr

Semejanza bombas centrífugas

Bombas idénticas girando a distintas velocidades

Q

Q

H

H

P

P

2

2

3

3

' '

' '

' '

H´= A+BQ’ +CQ’2

H= 2A + BQ+CQ2

h/h’ = 1

h’ = DQ’ +EQ’2

h = DQ/ +EQ2/2

Bomba semejante

Bomba semejante

= 1

TURBOBOMBAS

Semejanza bombas centrífugas

TURBOBOMBAS

SISTEMA

Q

H

Q2

H2

Q1

H1

Q3

H3

1

2

3 1< 2< 3

Semejanza bombas centrífugas

TURBOBOMBAS

Superficies de

isorrendimiento

Semejanza bombas centrífugas

Bombas idénticas girando a la misma velocidad

donde el rodete se ha rebajado ligeramente

Q r

Q r

H r

H r

P r

P r

2

2

2

2

4

4

' '

' '

' '

H´= A+BQ’ +CQ’2

H= 2A + BQ+C(Q/2

h/h’ = 1

h’ = DQ’ +EQ’2

h = DQ/2 +EQ2/4

Bomba semejante

Bomba semejante

= 1

TURBOBOMBAS

Semejanza bombas centrífugas

TURBOBOMBAS

SISTEMA

Q

H

Q2

H2

Q1

H1

Q3

H3

d1

d2

d3 d1< d2< d3

Semejanza bombas centrífugas

TURBOBOMBAS

Superficies de

isorrendimiento

Cebado bombas centrífugas

TURBOBOMBAS

No inician

succión líquido

por sí mismas

altura de salida fija

Potencia de salida

depende de densidad

Bombas monta-ácidos

BOMBAS ESPECIALES

Bombas mamut

BOMBAS ESPECIALES

aire

Aire + líquido

Bombas de chorro o sifón

(eyectores)

BOMBAS ESPECIALES

Mezcla fluidos

Bombas de electromagnéticas

BOMBAS ESPECIALES

CRITERIOS SELECCIÓN BOMBA

Bombas centrífugas

Bombas desplazamiento positivo

CRITERIOS SELECCIÓN BOMBA

Bombas alternativas:

1. Émbolo

2. Émbolo varios cilindros

3. Diafragma

Bombas rotatorias:

4. Ruedas dentadas

5. Tornillo

Bombas centrífugas:

6. Aspiración sencilla

7. Aspiración sencilla y

múltiples etapas

8. Aspiración doble y

múltiples etapas

CRITERIOS SELECCIÓN BOMBA

Bombas alternativas:

1. Émbolo

2. Émbolo varios cilindros

3. Diafragma

Bombas rotatorias:

4. Ruedas dentadas

5. Tornillo

Bombas centrífugas:

6. Aspiración sencilla

7. Aspiración sencilla y

múltiples etapas

8. Aspiración doble y

múltiples etapas

Q>1 m3/h

P<104 kPa

Q>100 m3/h

P<104 kPa