Objetivo

Hallar la eficiencia volumtrica de la bomba de ariete. Conocer el funcionamiento de la bomba de ariete. Mostrar las ventajas de su diseo.Introduccin

Las bombas son piezas de ingeniera diseadas para elevar aguas. Se sabe que el efecto de las bombas se cuantifica como un trabajo externo ejercido sobre el sistema termodinmico, que queda descrito por una potencia entregada al sistema, de manera que al plantear la altura de energa, Bernoulli, entre los puntos aguas arriba y debajo de la bomba se tiene que la energa es mayor aguas debajo de la bomba, que aguas arriba de sta.Ahora bien, esto en la actualidad es muy conocido. Sin embargo, el hombre dentro de la historia ha tenido que abastecerse de tcnicas y conocimientos para superar las dificultades y/o necesidades que le presenta tanto la naturaleza y el desarrollo. El suministro de agua ha sido tradicionalmente unos de los principales problemas asociados a las actividades productivas agrcolas, pecuarias e incluso sociales. La infraestructura necesaria para la conduccin del lquido siempre implica altos costos iniciales adems de los consabidos costos energticos permanentes que implica el uso de bombas.En 1797, Joseph Montgolfier, crea la bomba de ariete hidrulico, que funciona elevando agua, pero esta vez sin un trabajo externo (caso de bombas) sino que mediante el aprovechamiento de la energa del flujo con un rgimen impermanente que produce la condicin de borde de cierre y apertura brusca de vlvula, generando una condicin del flujo en un alza en la presin que es aprovechada para elevar agua.Para que se entienda tericamente el cierre de la vlvula genera una disminucin en la velocidad del flujo y un aumento en la presin que se propaga aguas arriba. Esta alza en la presin depende del tiempo de cierre de la vlvula (que determina finalmente la magnitud de la sobrepresin), la velocidad de la onda de presin, la velocidad inicial de flujo y la longitud de la tubera. Marco tericoEFICIENCIA EN BOMBASDe acuerdo con la forma de sus rotores (impulsores), las bombas rotodinmicas se clasifican en:Bombas centrfugas (flujo radial)Bombas de flujo axialBombas de flujo mixtoPara la misma potencia de entrada y para igual eficiencia, las bombas centrfugas se caracterizan por presentar una presin relativamente alta con un caudal relativamente bajo, las bombas de flujo axial generan un caudal alto con una baja presiny las de flujo mixto tienen caractersticas que se ubican en un rango intermedio con respecto a los casos anteriores.Para todos es claro que las maquinas que transforman la energa no son 100% eficientes, de aqu nace l termino EFICIENCIA, ya que para una maquina la potencia de entrada no es la misma que la potencia de salida.Teniendo en cuenta lo anterior, sabemos que si la energa que entra no es igual a la que sale es porque en alguna parte hubo una perdida energtica. Estas pueden ser:Perdidas de potencia hidrulicas (Ph)Perdidas de potencia volumtricas (Pv)Perdidas de potencia mecnicas (Pm)Prdidas de potencia hidrulicasEstas disminuyen la energa til que la bomba comunica al fluido y consiguientemente, la altura til. Se producen por el rozamiento del fluido con las paredes de la bomba o de las partculas del fluido entre s. Adems se generan prdidas hidrulicas por cambios de direccin y por toda forma difcil al flujo. Esta se expresa de la siguiente forma:Ph =* Q * HintDonde Hint son las perdidas de altura total hidrulica.Perdidas de potencia volumtricasSe denominan tambin perdidas intersticiales y son perdidas de caudal que se dividen en dos clases:Perdidas exteriores (qe)Perdidas interiores (qi)Las primeras constituyen una salpicadura de fluido al exterior, que se escapa por el juego entre la carcasa y el eje de la bomba que la atraviesa.Las interiores son las ms importantes y reducen considerablemente el rendimiento volumtrico de algunas bombas. Estas perdidas se explican de la siguiente forma: a la salida del rodete de una bomba hay mas presin que a la entrada, luego parte del fluido, en vez de seguir a la caja espiral, retroceder por el conducto que forma el juego del rodete con la carcasa, a la entrada de este, para volver a ser impulsado por la bomba. Este caudal, tambin llamado caudal de cortocircuito o de reticulacin, absorbe energa del rodete.Perdidas de potencia mecnicasEstas se originan principalmente por las siguientes causas:Rozamiento del prensaestopas con el eje de la maquinaAccionamiento de auxiliares (bomba de engranajes para lubricacin, cuenta revoluciones)Rozamiento de la pared exterior del rodete con la masa fluida que lo rodea.Despus de conocer la forma de perdidas energticas que se producen en las bombas podemos entrar a conocer los tipos de eficiencia para cada tipo de perdidas.Eficiencia hidrulicaEsta tiene en cuenta las perdidas de altura total, Hint y Hu, donde Hint son las perdidas de altura total hidrulicas y Hu = Htotal Hint, luego la eficiencia hidrulica esta dada por la siguiente ecuacin:h = Hu/HtotalEficiencia volumtricaEsta tiene en cuenta las perdidas volumtricas y se expresa como:v = Q/(Q+qe+qi)donde Q es el caudal til impulsado por la bomba y (Q+qe+qi) es el caudal terico o caudal bombeado por el rodeteEficiencia internaTiene en cuenta todas las perdidas internas, o sea, las hidrulicas y las volumtricas, y engloba las eficiencias hidrulicas y volumtricas:i = Pu/Pidonde Pu es la potencia til, la cual ser en impulsar el caudal til a la altura tilPu =* Q * HuPi es la potencia interna, o sea, la potencia suministrada al fluido menos las perdidas mecnicas (Pm)Pi = Pa PmDespus de realizar algunos clculos algebraicos tenemos que la ecuacin para la eficiencia interna es la siguiente:i =h *vEficiencia totalEsta tiene en cuenta todas las perdidas en la bomba, y su valor es:t = Pu/PaDonde Pu es la potencia til y Pa es la potencia de accionamiento.t =b *v *mDe esta forma hemos llegado al final de nuestro recorrido para identificar la eficiencia respectiva para cada uno de los casos

ProcedimientoClculos

Datos:Dnominal=1 inch PVCDinterna=4.3 cmH= 51 cmHallando el rea de la seccin transversal del tubo de PVC

La velocidad de alimentacin ()

Hallando el valor de volumen de alimentacin (Q)

Hallando el volumen de elevacin (q):Datos:V=220 mlTiempo=t=5 seg

Hallando la eficiencia volumtrica (N)

BibliografaMECNICA DE FLUIDOSAutor: Pedro Fernndez Dez.

MECNICA DE LOS FLUIDOSAutor: Vctor Streeter.

MECNICA DE FLUIDOS Y MQUINASHIDRULICASAutor: Claudio Mataix.

http://personales.ya.com/universal/TermoWeb/MecanicaFluidos/PDF