FLUIDO DE UNA BOMBA
IMPULSIÓN DE LÍQUIDOS
Normalmente
el balance de energía mecánica entre dos puntos se expresa mediante la ecuación
de Bernoulli en unidades de energía por unidad de masa (J/kg). Sin embargo, en
Ingeniería la ecuación de Bernoulli suele expresarse en unidades de
energía por unidad de peso, teniendo el mismo significado físico.
De esta forma la ecuación de Bernoulli se obtiene dividiendo ambos términos por la aceleración de la gravedad g, teniendo unidades de J/N, que dimensionalmente es equivalente a longitud (m). De esta forma, los distintos sumandos de la ecuación de Bernoulli se les denominan cargas o alturas. Considerando que los líquidos son incompresibles, la ecuación resultante queda de la forma:
De esta forma la ecuación de Bernoulli se obtiene dividiendo ambos términos por la aceleración de la gravedad g, teniendo unidades de J/N, que dimensionalmente es equivalente a longitud (m). De esta forma, los distintos sumandos de la ecuación de Bernoulli se les denominan cargas o alturas. Considerando que los líquidos son incompresibles, la ecuación resultante queda de la forma:
donde H = W/g y se le denomina altura proporcionada por la
bomba, mientras que el término SF/g
se le suele denominar pérdida de carga. Dado que la circulación de líquidos es
mucho más importante en áreas de Ingeniería Civil (por ejemplo, redes
distribución de aguas potables, riego y residuales), la bibliografía y los
fabricantes de bombas utilizan exclusivamente la ecuación de Bernoulli expresada
en m , por lo que en este tema los balances de energía mecánica se abordarán
generalmente de esta forma. Previamente a la descripción de los distintos
equipos impulsores de líquidos, se verán algunas consideraciones
Cargas en el sistema Un sistema típico en el que se bombea
un líquido es el indicado en la Figura
donde z3 = z4, que al poder tomarse como origen de alturas,
es igual a cero. A partir de este esquema se definen los siguientes conceptos.
·
Carga de aspiración o succión: Es el valor de la energía que posee el fluido al
llegar a la boca de succión de la bomba hidráulica, expresada en metros de
líquido. Se define como la suma de la carga de presión, la carga cinética y la
altura geográfica o cota en la boca de succión de la bomba, de acuerdo con la
figura anterior:
· Carga de impulsión: Es el valor de la energía que posee el fluido justo en el punto de salida de la bomba hidráulica, expresada en metros de líquido. Se define como la suma de la carga de presión, la carga cinética y la altura geométrica en la boca de impulsión de la bomba. En nuestro esquema,
En (2.4) SFa
/g = pérdida de carga por fricción en la zona de aspiración y en (2.6) SFi /g= pérdida de carga
por fricción en la zona de impulsión.
· Carga total: Es la
diferencia algebraica entre la carga de impulsión y la de aspiración, y
teniendo en cuenta (2.4) y (2.6)
Si se planteara un balance de energía mecánica entre 1 y 2, el parámetro definido como carga total del sistema corresponde a la energía necesaria por unidad de peso para que circule el líquido de 1 a 2, por lo que esta carga corresponde a la energía requerida por una bomba para impulsar el fluido.
Si se planteara un balance de energía mecánica entre 1 y 2, el parámetro definido como carga total del sistema corresponde a la energía necesaria por unidad de peso para que circule el líquido de 1 a 2, por lo que esta carga corresponde a la energía requerida por una bomba para impulsar el fluido.
Cebado de bombas rotodinámicas
Para el correcto funcionamiento de las bombas rotodinámicas
se necesita que estén llenas de fluido incompresible,
es decir, de líquido, pues en el caso estar llenas de fluido compresible (cualquier gas como el aire) no funcionarían
correctamente.
El cebado de la bomba consiste en llenar de líquido la
tubería de aspiración succión y la carcasa de la bomba, para facilitar la
succión de líquido, evitando que queden bolsas de aire en el interior. Al ser
necesaria esta operación en las bombas rotodinámicas, se dice que no tienen
capacidad autocebante. Sin embargo, las bombas de desplazamiento positivo son
autocebantes, es decir, aunque estén llenas de aire son capaces de llenar de
fluido el circuito de aspiración.
Esquema de una bomba instalada por encima del nivel de agua.
En un circuito como el mostrado en el esquema adjunto sin
ningún dispositivo adicional, al detener labomba centrífuga el fluido del circuito de
aspiración cae hacia el depósito vaciándose la bomba por el vacío creado por el
circuito primario.
La altura de elevación H que proporciona la bomba
es siempre la misma y responde a la siguiente fórmula:
donde P1
es
la presión de impulsión, PA es la presión de
aspiración, p es la densidad del
fluido y g la aceleración de la gravedad.
Despejando la
diferencia de presiones se tiene que:
De esta fórmula se puede observar que la diferencia de
presiones que consigue la bomba entre la impulsión y la aspiración es mayor
cuanto mayor sea la densidad del fluido a mover. De tal forma que para el
caso concreto del agua se
tiene:
Con lo cual:
Es decir, si la bomba está llena de aire la presión de
aspiración es 0,00129 veces la que conseguiría dicha bomba si estuviese llena
de agua, es decir, si estuviese cebada. Por lo que si la bomba está vacía la
altura que se eleva el agua en el circuito de aspiración sobre el nivel del
agua en el depósito es mínima y totalmente insuficiente para que el agua llegue
a la bomba.
Por otra parte el funcionamiento de una bomba centrífuga en
vacío puede estropear el sellado de la bomba debido a una deficiente
refrigeración dado que no circula fluido por su interior que ayuda a mejorar la
disipación del calor producido por la bomba.
Algoritmo de Ejercicio Resueto en DEV C++
"********* OPCION **********
1)Altura de Elevacion que Proporciona la Bomba
2)Potencia Hidraulica
3) Calor Especifico
switch (opcion)
{
case 1:
"***Altura de Elevacion que Proporciona la Bomba***
Presion de Aspiracion: =pa
Densidad de Fluido=p
h=(pi-pa)/p*10
case 2:
Hallando Potencia Hidraulica
La Densidad es =d
La Unidad de Caudal es =uc
La Altura Es =al
ph=(d*uc*al)/102;
case 3:
Calor Especifico
valor del calor=gv
cv=vt+10;
DECODIFICACION:
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