Bomba hidráulicaDe Wikipedia, la enciclopedia libreSaltar a: navegación, búsqueda

Antigua bomba manual de balancín.

Una bomba hidráulica es una máquina generadora que transforma la energía (generalmente energía mecánica) con la que es accionada en energía hidráulica del fluido incompresible que mueve. El fluido incompresible puede ser líquido o una mezcla de líquidos y sólidos como puede ser el hormigón antes de fraguar o la pasta de papel. Al incrementar la energía del fluido, se aumenta su presión, su velocidad o su altura, todas ellas relacionadas según el principio de Bernoulli. En general, una bomba se utiliza para incrementar la presión de un líquido añadiendo energía al sistema hidráulico, para mover el fluido de una zona de menor presión o altitud a otra de mayor presión o altitud.

Existe una ambigüedad en la utilización del término bomba, ya que generalmente es utilizado para referirse a las máquinas de fluido que transfieren energía, o bombean fluidos incompresibles, y por lo tanto no alteran la densidad de su fluido de trabajo, a diferencia de otras máquinas como lo son los compresores, cuyo campo de aplicación es la neumática y no la hidráulica. Pero también es común encontrar el término bomba para referirse a máquinas que bombean otro tipo de fluidos, así como lo son las bombas de vacío o las bombas de aire.

Índice

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1 Historia 2 Tipos de bombas

o 2.1 Según el principio de funcionamiento o 2.2 Según el tipo de accionamiento

3 Tipos de bombas de émbolo o 3.1 Bomba aspirante o 3.2 Bomba impelente

4 Cebado de bombas rotodinámicas 5 Sellado de bombas 6 Véase también 7 Referencias 8 Enlaces externos

[editar] Historia

La primera bomba conocida fue descrita por Arquímedes y se conoce como tornillo de Arquímedes, descrito por Arquímedes en el siglo III   a.   C. , aunque este sistema había sido utilizado anteriormente por Senaquerib, rey de Asiria en el siglo VII   a.   C. 1

En el siglo XII, Al-Jazari describió e ilustró diferentes tipos de bombas, incluyendo bombas reversibles, bombas de doble acción, bombas de vacío, bombas de agua y bombas de desplazamiento positivo.2 3

[editar] Tipos de bombas

[editar] Según el principio de funcionamiento

La principal clasificación de las bombas según el funcionamiento en que se base:

Bombas de desplazamiento positivo o volumétricas, en las que el principio de funcionamiento está basado en la hidrostática, de modo que el aumento de presión se realiza por el empuje de las paredes de las cámaras que varían su volumen. En este tipo de bombas, en cada ciclo el órgano propulsor genera de manera positiva un volumen dado o cilindrada, por lo que también se denominan bombas volumétricas. En caso de poder variar el volumen máximo de la cilindrada se habla de bombas de volumen variable. Si ese volumen no se puede variar, entonces se dice que la bomba es de volumen fijo. A su vez este tipo de bombas pueden subdividirse en

Bombas de émbolo alternativo, en las que existe uno o varios compartimentos fijos, pero de volumen variable, por la acción de un émbolo o de una membrana. En estas máquinas, el movimiento del fluido es discontinuo y los procesos de carga y descarga se realizan por válvulas que abren y cierran alternativamente. Algunos ejemplos de este tipo de bombas son la bomba alternativa de pistón, la bomba rotativa de pistones o la bomba pistones de accionamiento axial.

Bombas volumétricas rotativas o rotoestáticas, en las que una masa fluida es confinada en uno o varios compartimentos que se desplazan desde la zona de entrada (de baja presión) hasta la zona de salida (de alta presión) de la máquina. Algunos ejemplos de este tipo de máquinas son la bomba de paletas, la bomba de lóbulos, la bomba de engranajes, la bomba de tornillo o la bomba peristáltica.

Bombas rotodinámicas, en las que el principio de funcionamiento está basado en el intercambio de cantidad de movimiento entre la máquina y el fluido, aplicando la hidrodinámica. En este tipo de bombas hay uno o varios rodetes con álabes que giran generando un campo de presiones en el fluido. En este tipo de máquinas el flujo del fluido es continuo. Estas turbomáquinas hidráulicas generadoras pueden subdividirse en:

Bomba de lóbulos dobles.

Bomba de engranajes.

Bomba rotodinámica axial.Bomba centrífuga de 5 etapas.

Radiales o centrífugas, cuando el movimiento del fluido sigue una trayectoria perpendicular al eje del rodete impulsor.

Axiales, cuando el fluido pasa por los canales de los álabes siguiendo una trayectoria contenida en un cilindro.

Diagonales o helicocentrífugas cuando la trayectoria del fluido se realiza en otra dirección entre las anteriores, es decir, en un cono coaxial con el eje del rodete.

[editar] Según el tipo de accionamiento

Electrobombas. Genéricamente, son aquellas accionadas por un motor eléctrico, para distinguirlas de las motobombas, habitualmente accionadas por motores de combustión interna.

Bombas neumáticas que son bombas de desplazamiento positivo en las que la energía de entrada es neumática, normalmente a partir de aire comprimido.

Bombas de accionamiento hidráulico, como la bomba de ariete o la noria. Bombas manuales. Un tipo de bomba manual es la bomba de balancín.

[editar] Tipos de bombas de émbolo

[editar] Bomba aspirante

Bomba aspirante de émbolo alternativo.

En una "bomba aspirante", un cilindro que contiene un pistón móvil está conectado con el suministro de agua mediante un tubo. Una válvula bloquea la entrada del tubo al cilindro. La válvula es como una puerta con goznes, que solo se abre hacia arriba, dejando subir, pero no bajar, el agua. Dentro del pistón, hay una segunda válvula que funciona en la misma forma. Cuando se acciona la manivela, el pistón sube. Esto aumenta el volumen existente debajo del pistón, y, por lo tanto, la presión disminuye. La presión del aire normal que actúa sobre la superficie del agua, del pozo, hace subir el líquido por el tubo, franqueando la válvula-que se abre- y lo hace entrar en el cilindro. Cuando el pistón baja, se cierra la primera

válvula, y se abre la segunda, que permite que el agua pase a la parte superior del pistón y ocupe el cilindro que está encima de éste. El golpe siguiente hacia arriba hace subir el agua a la espita y, al mismo tiempo, logra que entre más agua en el cilindro, por debajo del pistón. La acción continúa mientras el pistón sube y baja.

Una bomba aspirante es de acción limitada, en ciertos sentidos. No puede proporcionar un chorro continuo de líquido ni hacer subir el agua a través de una distancia mayor a 10 m. entre la superficie del pozo y la válvula inferior, ya que la presión normal del aire sólo puede actuar con fuerza suficiente para mantener una columna de agua de esa altura. Una bomba impelente vence esos obstáculos.

[editar] Bomba impelente

La bomba impelente consiste en un cilindro, un pistón y un caño que baja hasta el depósito de agua. Asimismo, tiene una válvula que deja entrar el agua al cilindro, pero no regresar. No hay válvula en el pistón, que es completamente sólido. Desde el extremo inferior del cilindro sale un segundo tubo que llega hasta una cámara de aire. La entrada a esa cámara es bloqueada por una válvula que deja entrar el agua, pero no salir. Desde el extremo inferior de la cámara de aire, otro caño lleva el agua a un tanque de la azotea o a una manguera.

[editar] 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 la bomba 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 que proporciona la bomba es siempre la misma y responde a la siguiente fórmula:

donde es la presión de impulsión, es la presión de aspiración, es la densidad del fluido y 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.

Por lo tanto en instalaciones de bombeo cuyo esquema coincide con el indicado en el esquema adjunto es necesario un sistema adicional para evitar que la bomba se descebe. Algunos de estos sistemas se enumeran a continuación:

Se puede construir un orificio en la parte superior de la carcasa de la bomba y arrojar agua sobre el mismo para que la bomba al encenderse esté llena de agua y pueda bombear correctamente. No se trata de un sistema muy eficiente.

Se puede usar una válvula de pie (Válvula antirretorno). Permite el paso del líquido hacia la bomba pero impiden su regreso al depósito una vez se ha apagado la bomba con lo que impide el descebe de la tubería de impulsión. Puede presentar problemas cuando el fluido tiene suciedad que se deposita en el asiento de la válvula disminuyendo su estanqueidad, por otra parte supone una pérdida de carga más o menos importante en la tubería de impulsión por lo que aumenta el riesgo de que se produzca cavitación en la bomba.

Uso de una bomba de vacío. La bomba de vacío es una bomba de desplazamiento positivo que extrae el aire de la tubería de impulsión y hace que el fluido llegue a la bomba centrífuga y de este modo quede cebada.

Por último otra posibilidad consiste en instalar la bomba bajo carga, es decir por debajo del nivel del líquido, aunque esta disposición no siempre es posible, a no ser que se instale sumergida, con lo cual la bomba tiene que ser especial.

Clasificación de las bombas hidráulicas.

La ciencia de la hidráulica se ha considerado desde los primeros días de la civilización humana. A pesar de su antigüedad, la hidráulica se constituye en una de las ramas de la ingeniería civil con mayor influencia en el desarrollo de las sociedades, porque a diario su utilización es vital para vencer distintos obstáculos o para desarrollar diferentes actividades, sin importar que todavía presenta algún grado de incertidumbre.

Algunas de las actividades en las cuales se utiliza la hidráulica son por ejemplo la irrigación de cultivos y el suministro de agua para las comunidades en donde se hace indispensable el uso de algunos dispositivos, en los que se encuentra la bomba hidráulica.

La definición de una bomba hidráulica que generalmente se encuentra en los textos es la siguiente: "Una bomba hidráulica es un medio para convertir energía mecánica en energía fluida o hidráulica". Es decir las bombas añaden energía al agua.

Cuando se pretende desarrollar una clasificación de los diferentes tipos de bombas hidráulicas se debe tener claridad en algunos términos para así poder evaluar los méritos de un tipo de bomba sobre otro. Dichos términos son:

Amplitud de presión: Se constituyen en los límites máximos de presión con los cuales una bomba puede funcionar adecuadamente. Las unidades son Lb/plg2.

Volumen: La cantidad de fluido que una bomba es capaz de entregar a la presión de operación. Las unidades son gal/min.

Amplitud de la velocidad: Se constituyen en los límites máximo y mínimo en los cuales las condiciones a la entrada y soporte de la carga permitirán a la bomba funcionar satisfactoriamente. Las unidades son r.p.m.

Eficiencia mecánica: Se puede determinar mediante la relación entre el caballaje teórico a la entrada, necesario para un volumen especifico en una presión especifica y el caballaje real a la entrada necesario para el volumen especifico a la presión especifica.

Eficiencia volumétrica: Se puede determinar mediante la relación entre el volumen teórico de salida a 0 lb/plg2 y el volumen real a cualquier presión asignada.

Eficiencia total: Se puede determinar mediante el producto entre la eficiencia mecánica y al eficiencia volumétrica.

Para que la clasificación de los diferentes tipos de bombas sea más amena se presenta a continuación una tabla donde se muestran los criterios de clasificación de cada una de estas.

 

BOMBAS

Amplitud

Presión

 

Volumen

Amplitud

Velocidad

Eficiencia

Volum.

Eficiencia Total

Bomba de engrane Baja Presión

0 Lb/plg2 5 Gal/min 500 rpm 80 % 75 – 80 %

Bomba engrane 1500 Lb/plg2

1500 Lb/plg2 10 Gal/min 1200 rpm80 % 75 – 80 %

Bomba engrane 2000 Lb/plg2

2000 Lb/plg2 15 Gal/ min 1800 rpm  

90 %

80 - 85%

Bomba Paleta equilib. 1000 Lb/plg2

1000 Lb/plg2 1.1 – 55 Gal/min 1000 rpm > 90 % 80 – 85 %

Bomba Pistón Placa empuje angular

3000 Lb/plg2

5000 Lb/plg2

2 – 120 Gal/min

 

7.5 – 41 Gal/min

 

1200–1800 rpm

90 %

 

90 %

> 85 %

 

> 80 %

 

Diseño Dynex 6000 – 8000 Lb/plg2

2.9 – 4.2 Gal/min 1200 – 2200 rpm

90 % > 85 %

Las bombas se clasifican de la siguiente manera:

1. Bombas de volumen fijo o bombas de desplazamiento fijo.

Estas bombas se caracterizan porque entregan un producto fijo a velocidad constante. Este tipo de bomba se usa más comúnmente en los circuitos industriales básicos de aplicación mecánica de la hidráulica.

Fig. 1 Bomba de engranes Simple.

1.1 Bombas de engranes o piñones.

La bomba de engranes se denomina también "caballo de carga" y se puede asegurar que es una de las más utilizadas. La capacidad puede ser grande o pequeña y su costo variará con su capacidad de presión y volumen. Además la simplicidad de su construcción permite esta ventaja de precio. Las bombas de

engranes exhiben buenas capacidades de vacío a la entrada y para las situaciones normales también son autocebantes; otra característica importante es la cantidad relativamente pequeña de pulsación en el volumen producido. En este tipo de bombas de engrane, el engranado de cada combinación de engranes o dientes producirán una unidad o pulso de presión.

1.1.1 Bombas de engranes de baja presión.

Su funcionamiento es a grandes rasgos el siguiente: La flecha impulsora gira, los dos piñones como están engranados, girarán en direcciones opuestas. La rotación es hacia el orificio de entrada desde el punto de engrane. Conforme los dientes de los dos piñones se separan, se formará una cavidad y se producirá un vacío en el orificio de entrada. Este vacío permitirá a la presión atmosférica forzar el fluido al lado de entrada de la bomba. El fluido será confinado en el espacio entre los dientes del engrane. La rotación continuada de los engranes permitirá que el fluido llegue hasta la salida.

Una desventaja de este tipo de bombas son los escapes o perdidas internas en la bomba producidas en la acción o esfuerzo para bombear un fluido a presión. El desgaste de este tipo de bombas generalmente es causado por operar a presiones arriba de la presión prevista en el diseño, aunque también puede ser usado por cojinetes inadecuados.

1.1.2 Bombas de engranes de alta presión.

Los factores que mejoran la capacidad de una bomba para desarrollar un vacío alto en la admisión, también producirán incrementos muy favorables en la eficiencia volumétrica y total de la bomba.

La capacidad relativamente alta de vacío en la admisión de las bombas de engrane, las ha hecho más adaptables a los problemas que se presentan en el equipo móvil y para minería.

1.1.3 Bombas de engranes de 1500 lb/plg 2 . (Tándem)

También se les conoce como bombas de la serie "Commercial D". En este tipo de bombas se incorporan engranes dentados rectificados con acabados lisos y con tolerancias muy cerradas. Estos engranes tienen el contorno de los dientes diseñado para mejorar la eficiencia de la bomba y disminuir el nivel de ruido en la operación.

Un mejoramiento adicional se ha logrado machihembrando los engranes con respecto al diámetro y espesor.

La aplicación de esta clase de controles de producción, permite el ensamblado de todas las piezas operativas de la bomba con ajustes apretados y produce también los incrementos convenientes de eficiencia.

La bomba de la serie D tiene bajas perdidas por escape. La reducción complementaria de escape interior en las caras de los engranes es producida

por un dispositivo desarrollado por la compañía Commercial llamado placas de empuje de presión embolsada.

La presión embolsada proporcionada por los cierres de bolso permite que floten las placas de empuje y mantengan un contacto uniforme con las caras de los engranes. Esta acción es controlada por la presión de bombeo sobre una zona muy pequeña y esta indicada para aumentar el esfuerzo de cierre conforme se aumenta la presión de la bomba.

El diseño de esta bomba ofrece una ventaja adicional al proporcionar la facilidad de que el volumen producido pueda ser alterado al cambiar el tamaño de los engranes, además mediante la adición de un cojinete central portador y un ensamblado de caja y engranes para cada unidad, hasta seis unidades de bombeo pueden construirse para funcionar con una sola flecha de impulso.

Fig. 2 Bomba de engranes en Tándem Commercial Serie D.

1.1.4 Bomba de engranes de 2000 lb/plg 2 .

La bomba Commercial de la serie H esta indicada para tener un valor de presión máximo de 2000 lb/plg2, y para la mayoría de las bombas de la serie H es una versión mejorada y más pesada que la unidad de serie D. Los fundamentos de operación son casi idénticos, pero ninguna de las partes son intercambiables entre estos dos tipos de diseños.

El funcionamiento con las cargas mayores a presión de 2000 lb/plg2, ha exigido el uso de cajas mucho más gruesas y resistentes. El cojinete impulsor principal TIMKEN es el único ofrecido en este tipo de bombas. Los tamaños de engranes y cojinetes han sido aumentados hasta el máximo que el espacio permite, y dichos engranes han sido modificados de la forma de engranes rectos de la serie D a engranes helicoidales.

En este tipo de bombas se da la misma atención al acabado y a las tolerancias de tamaños y también se utiliza el diseño de abolsado de la presión, funcionando aún la placa de empuje más pesada como espiga y control de escapes o fugas terminales.

Una buena práctica de diseño seria sustituir una unidad de la serie D requerida para trabajar a 1500 lb/plg2 por una unidad de la serie H y en esta forma se conseguiría tener un sistema más seguro.

Fig. 3 Bomba Commercial en Tándem de la Serie H.

1.1.5 Bomba de engranes de 2000 lb/plg 2 – Serie 37-X.

Los cambios de diseño en el modelo 37-X confirman la existencia de la zona crítica analizada en relación con los diseños de la serie D y serie H. Cojinetes verdaderamente masivos de trabajo pesado y del tipo de baleros de corona han sustituido a los cojinetes de aguja marcados como inadecuados. Para tener espacio para estos cojinetes agrandados se ha utilizado un concepto enteramente nuevo sobre el diseño de los engranes para bombas. Los nuevos engranes tienen dientes rectos de tipo involuta. Dichos diente son más pocas en número, cortados más profundamente y más fuertes, entregando más descarga por pulgada de anchura del engrane que los diseños ordinarios o convencionales.

Se señala que la bomba 37-X puede constituir un avance importante en el diseño de bombas de engranes. Durante muchos años la debilidad de los cojinetes de las bombas de engranes y las fallas han constituido una plaga a los usuarios de esas unidades. Deberían realizarse reducciones de vital necesidad en los costos de bombeo hidráulico mediante un decisivo mejoramiento de la duración de los cojinetes de las bombas.

Fig. 4 Bomba Commercial en Tándem de la Serie 37-X.

1.2 Bombas de paletas.

1.2.1 Bombas de paletas desequilibradas o de eje excéntrico.

Con este diseño un rotor ranurado es girado por la flecha impulsora. Las paletas planas rectangulares se mueven acercándose o alejándose de las ranuras del rotor y siguen a la forma de la carcasa o caja de la bomba. El rotor esta colocado excéntrico con respecto al eje de la caja de la bomba.

La rotación en el sentido de las manecillas del reloj del rotor en virtud de la mayor área que hay entre dicho rotor y la cavidad de la caja, producirá un vacío en la admisión y la entrada del aceite en los volúmenes formados entre las paletas.

La bomba mostrará desgaste interior de la caja y en las aristas de las paletas, causado por el deslizamiento de contacto entre las dos superficies.

Este tipo de bomba tendrá la misma situación en lo que se refiere a la carga sobre los cojinetes que el caso de las bombas de engranes.

Fig. 5 Bomba de Paletas desequilibradas.

1.2.2 Bombas de paletas equilibradas de 1000 lb/plg 2 de presión.(Vickers)

La compañía Vickers Incorporated ha sido acreditada por haber desarrollado el diseño de bomba de paletas equilibrada.

El balance hidráulico logrado en este diseño, permite a los cojinetes de las flechas dedicarse a la carga de impulsión de la bomba. La carga hidráulica o de presión esta equilibrada y queda completamente contenida dentro de la unidad de cartucho de la bomba. La unidad de cartucho esta compuesta por, dos bujes, un rotor, doce paletas, un anillo de leva y una espiga de localización.

El sentido de la operación de esta bomba puede alterarse para ajustarlo a la necesidad que se tenga. Al sustituir el anillo de levas con uno más grande o uno más pequeño, se pueden tener diversos volúmenes de rendimiento o salida de la bomba, pero en ciertas conversiones, el rotor, las paletas y el cabezal también deben cambiarse para acomodar el nuevo anillo.

Procurando incorporar un cabezal modificado o corregido y una flecha impulsora, podemos construir una bomba Vickers en Tándem.

El tipo de diseño de esta bomba ha gozado de amplia utilización y aceptación en la industria de las máquinas – herramientas y en otras aplicaciones similares de tipo estacionario.

Fig. 6 Bomba de Paletas Vickers.

1.2.3 Bombas de Paletas equilibradas de 2000 lb/plg 2 de presión. (Denison)

Las bombas de paletas Denison emplean la misma condición de equilibrio descrita en el análisis de las bombas de paletas Vickers mediante la incorporación de dos orificios de admisión o entrada y de dos orificios de salida con una separación de 180 .

Una diferencia en estos dos diseños consiste en que el valor de la presión máxima sube hasta 2000 lb/plg2 por medio de una construcción más pesada y de la alteración de los diseños de paletas y del rotor para asegurar un contacto adecuado de las paletas en todo tiempo. Esta condición de contacto constante de las paletas con el anillo de levas, permitirá a la unidad funcionar como bomba o como motor sin alteración mecánica.

El balance hidráulico de la caja de bombeo y en este caso la carga equilibrada de las paletas, permite a estas bombas funcionar durante periodos más prolongados con condiciones máximas de presión.

Las bombas de paletas equilibradas pueden ofrecer el sistema hidráulico más económico utilizable para situaciones en donde el buen diseño no sufre

limitaciones por falta de espacio y falta de control operativo y de comprensión de las características de funcionamiento.

Fig. 7 Bomba de Paletas Denison.

1.3 Bombas de pistón

Las bombas de pistón generalmente son consideradas como las bombas que verdaderamente tienen un alto rendimiento en las aplicaciones mecánicas de la hidráulica. Algunas bombas de engranes y de paletas funcionarán con valores de presión cercanos a los 2000 lb/plg2, pero sin embargo, se les consideraran que trabajan con mucho esfuerzo. En cambio las bombas de pistón, en general, descansan a las 2000 lb/plg2 y en muchos casos tienen capacidades de 3000 lb/plg2 y con frecuencia funcionan bien con valores hasta de 5000lb/plg2.

1.3.1 Bomba de Pistón Radial.

La bomba de pistón radial, aloja los pistones deslizantes dentro de un bloque del cilindro que gira alrededor de un perno o clavija estacionaria o flecha portadora.

En las bombas de pistón radial se logra una eficiencia volumétrica alta debido a los ajustes estrechos de los pistones a los cilindros y por el cierre adecuado entre el bloque del cilindro y el perno o clavija alrededor del cual gira.

1.3.2 Bombas de Pistón Axial.

Las bombas de pistón axial son las bombas más comunes que se encuentran. Las bombas de pistón axial derivan su nombre del hecho que los pistones se mueven dentro y fuera sobre un plano paralelo al eje de la flecha impulsora.

1.3.3 Bombas de Pistón de Barril angular.(Vickers)

Las varillas del pistón van conectadas al pistón con una junta socket de bola y también el bloque del cilindro o barril va conectado a la flecha de impulsión por una junta combinada universal de velocidad constante de tipo Williams.

Las cargas para impulsión de la bomba y las cargas de empuje por la acción del bombeo van soportadas por tres cojinetes de bolas de hilera simple y un cojinete de bolas de hilera doble.

El arranque inicial de este tipo de bombas no debe intentarse hasta que su caja se haya llenado de aceite, esto se denomina "cebado". Pero la bomba no se ceba para poder bombear sino para asegurar la lubricación de los cojinetes y de las superficies de desgaste.

Este diseño de bomba ha dado un excelente servicio a la industria aeronáutica.

Fig. 8 Bomba Vickers de Pistón de desplazamiento Fijo.

1.3.4 Bomba de Pistón de Placa de empuje angular.(Denison)

El diseño de este tipo de bombas incorpora zapatas de pistón que se deslizan sobre la placa de empuje angular o de leva.

Esta bomba debe llenarse con aceite antes de arrancarla.

La contaminación causará raspaduras y pérdida ligera de eficiencia. La falta de lubricación causará desgaste.

1.3.5 Bomba Diseño Dynex.

La placa de empuje angular se llama placa excéntrica, dicha placa va acuñada a la flecha impulsora y esta soportada por cuatro hileras de cojinetes de bolas. Las principales cargas de empuje de bombeo están a cargo de cojinetes colocados a cada lado de la placa excéntrica.

Este diseño de bomba ha tenido una utilización considerable en el equipo móvil.

La compañía fabricante Dynex señala que esta bomba ha mostrado una mayor compatibilidad con respecto al polvo que las bombas normales de pistón. Las bombas Dynex son indicadas como de mejor capacidad para resistir la

contaminación del aceite y las ondas de presión mientras trabajan a niveles bajos de ruido y con velocidades altas.

Fig. 9 Bomba de Pistón axial Dynex.

2. Bombas de volumen variable.

La acción de bombeo de las bombas de volumen variable es a grandes rasgos similar a la acción de bombeo de las bombas de volumen fijo.

Los volúmenes variables para bombas de engranes únicamente son utilizables si se varía la velocidad de impulsión de la bomba. El factor de escape uniforme prohibe la eficiencia constante con velocidad variable y elimina a las bombas de engranes para uso potencial de volumen variable.

Las bombas de paletas pueden adaptarse para producir volúmenes variables, pero las restricciones de la conversión generalmente lo limitan. Una bomba de paletas de volumen variable no puede ofrecer una carga hidráulica balanceada en la caja interna de bombeo. Los volúmenes variables pueden conseguirse con bombas de paletas si se cambia la excentricidad del anillo de desgaste, en relación al rotor y las paletas.

Las bombas de pistón son las mejores adaptadas para diseños de volumen variable, y las bombas axiales de pistón generalmente son consideradas como las más eficientes de todas las bombas, y son por sí solas las mejores para cualquier condición de volumen variable. Las bombas radiales de pistón son también utilizables para producir volúmenes variables.

 

BIBLIOGRAFIA

 

L.S. McNickle, Jr. HIDRÁULICA SIMPLIFICADA. Ed Continental. 4ed. Pag 51 – 90.

Zubicarag Viejo, Manuel. BOMBAS, TEORÍA, DISEÑO Y APLICACIONES. Ed Limusa. 2 ed. 1979.

Kenneth J. McNaughton. BOMBAS, SELECCIÓN, USO Y MANTENIMIENTO. Ed Mc Graw Hill.

 

BOMBAS ROTATORIAS

Las bombas rotatorias que generalmente son unidades de desplazamiento positivo, consisten de una caja fija que contiene engranes, aspas, pistones, levas, segmentos, tornillos, etc., que operan con un claro mínimo. En lugar de "aventar" el liquido como en una bomba centrifuga, una bomba rota y a diferencia de una bomba de pistón, la bomba rotatoria descarga un flujo continuo. Aunque generalmente se les considera como bombas para líquidos viscosos, las bombas rotatorias no se limitan a este servicio sólo. Pueden manejar casi cualquier liquido que esté libre de sólidos abrasivos. Incluso puede existir la presencia de sólidos duros en el liquido si una chaqueta de vapor alrededor de la caja de la bomba los puede mantener en condición fluida. Las bombas rotatorias se clasifican en:Bombas de Leva y Pistón. También se llaman bombas de émbolo rotatorio, y consisten de un excéntrico con un brazo ranurado en la parte superior. La rotación de la flecha hace que el excéntrico atrape el liquido contra la caja. Conforme continúa la rotación el liquido se fuerza de la caja a través de la ranura a la salida de la bomba.

Bombas de Engranes Externos: Éstas constituyen el tipo rotatorio más simple. Conforme los dientes de los engranes se separan en el lado el líquido llena el espacio, entre ellos. Éste se conduce en trayectoria circular hacia afuera y es exprimido al engranar nuevamente los dientes. Los engranes pueden tener dientes simples, dobles, o de involuta. Algunos diseños tienen agujeros de flujo radiales en el engrane loco, que van de la corona y del fondo de los dientes a la perforación interna. Éstos permiten que el liquido se comunique de un diente al siguiente, evitando la formación de presiones excesivas que pudiesen sobrecargar las chumaceras y causar una operación ruidosa.

Bombas de Engrane Interno: Estas tienen un rotor con dientes cortados internamente y que encajan en un engrane loco, cortado externamente. Puede usarse una partición en forma de luna creciente para evitar que el líquido pase de nuevo al lado de succión de la bomba.

Bombas Lobulares :Éstas se asemejan a las bombas del tipo de engranes en su forma de acción, tienen dos o más rotores cortados con tres, cuatro, o más lóbulos en cada rotor. Los rotores se Sincronizan para obtener una rotación positiva por medio de engranes externos, Debido a que el líquido se descarga en un número más reducido de cantidades mayores que en el caso de la bomba de engranes, el flujo del tipo lobular no es tan constante como en la bomba del tipo de engranes. Existen también combinaciones de bombas de engrane y lóbulo.

Bombas de Tornillo: Estas bombas tienen de uno a tres tornillos roscados convenientemente que giran en una caja fija. Existe un gran número de diseños apropiados para varias aplicaciones. Las bombas de un solo tomillo tienen un rotor en forma espiral que gira excéntricamente en un estator de hélice interna o cubierta. El rotor es de metal y la hélice es generalmente de hule duro o blando, dependiendo del líquido que se maneje. Las bombas de dos y tres tornillos tienen uno o dos engranes locos, respectivamente, el flujo se establece entre las roscas de los tornillos, y a lo largo del eje de los mismos. Pueden usarse tornillos con roscas opuestas para eliminar el empuje axial en la bomba.

Bombas de Aspas: Tienen una serie de aspas articuladas que se balancean conforme gira el rotor, atrapando al líquido y forzándolo en el tubo de descarga de la bomba. Las bombas de aspas deslizantes usan aspas que se presionan contra la carcasa por la fuerza centrifuga cuando gira el rotor. El liquido atrapado entre las dos aspas se conduce y fuerza hacia la descarga de la bomba.Bombas de junta universal.- Tienen un pequeño tramo de flecha en el extremo libre del rotor, soportado en una chumacera y80 grados con la horizontal. El extremo opuesto del rotor se encuentra unido al motor. Cuando el rotor gira, cuatro grupos de superficies planas se abren y cierran para producir una acción de bombeo o cuatro descargas por revolución. Un excéntrico en una cámara flexible produce la acción de bombeo exprimiendo al miembro flexible contra la envoltura de la bomba para forzar el líquido hacia la descarga.

Bombas de tubo flexible: Tienen un tubo de hule que se exprime por medio de un anillo de compresión sobre un excéntrico ajustable. La flecha de la bomba, unida al excéntrico, lo hace girar. Las bombas de este diseño se construyen con uno o dos pasos.

http://www.monografias.com/trabajos15/tipos-bombas/tipos-bombas.shtml#ro

Publicado por francisco manuel flores aguilera en 19:51 No hay comentarios:

martes, 25 de marzo de 2008

Bombas Reciprocantes

BOMBAS RECIPROCANTES: El funcionamiento de una Bomba Reciprocante depende del llenado y vaciado sucesivo de receptáculos de volumen fijo, para lo cual cierta cantidad de agua es obligada a entrar al cuerpo de la bomba en donde queda encerrada momentáneamente, para después ser forzada a salir por la tubería de descarga. De lo anterior se deduce, en términos generales, que el gasto de una Bomba Reciprocante es directamente proporcional a su velocidad de rotación y casi independiente de la presión de bombeo.

Como el proceso de llenado y vaciado sucesivo de receptáculos de volumen fijo requiere fricción por resbalamiento entre las paredes estacionarias del receptáculo y las partes

móviles, estas bombas no son apropiadas para manejar líquidos que contengan arenas o materias en suspensión. Además, la variación cíclica del gasto de descarga puede obligar al empleo de Cámara de aire y de grandes tuberías.

Estas bombas son relativamente de baja velocidad de rotación, de tal manera que cuando tienen que ser movidas por motores eléctricos deben ser intercaladas trasmisiones de engranes o poleas para reducir la velocidad entre el motor y la bomba.

Clasificación:

Bombas de émbolo recíprocante.

Bombas de embolo reciprocante de descarga variable.

Bombas de Embolo: Comúnmente llamada de émbolo o de presión, . En ella , una manivela o Cigüeñal gira con una velocidad uniforme, accionada por el motor, el émbolo o pistón que se mueve hacia adelante y hacia atrás en el cuerpo del cilindro; en el golpe hacia afuera un vacío parcial detrás del émbolo permite a la presión atmosférica que obra sobre la superficie del agua en el pozo y hacer subir esta, dentro del tubo de acción, la cual, pasando por la válvula de succión llena el cilindro; en el golpe hacia adentro, hace que la válvula de succión se cierre y el agua es presionada a salir hacia el tubo de descarga.

Bomba Reciprocante de Embolo de Descarga Variable: En sistemas de transmisión de circuito hidráulico cerrado, es algunas veces necesaria una forma de bomba cuyo gasto de descarga pueda ser variado sin cambiar la velocidad de rotación. Tal bomba, tiene un

cierto número de cuerpos cilíndricos paralelos, formando un bloque , que gira mediante engranes alrededor de un eje central.

Los pistones o émbolos están articulados a un anillo, que es mantenido en contacto con un platillo , el cual puede inclinarse fuera de la perpendicular; de este modo cuando el anillo gira en conjunto con el bloque de cilindros, también se balancea e imparte el movimiento reciprocante necesario a los pistones o émbolos.

Bomba de Embolo (Balancín)

http://html.rincondelvago.com/bombas-positivas.html

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domingo, 23 de marzo de 2008

Bombas Especiales

Las bombas especiales , son aquellas que manejan liquidos muy agrasivos y corrosivos. las mas comunes son la de tipo diafragma y no es mas, que una bomba que posee una membrana la cual combina la acción recíproca de un diafragma de teflón o caucho y de válvulas que abren y cierran de acuerdo al movimiento del diafragma. A veces a este tipo de bomba también se llama bomba de membrana.

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO. Estas bombas guían al fluido que se desplaza a lo largo de toda su trayectoria, el cual siempre está contenido entre el elemento impulsor, que puede ser un embolo, un diente de engranaje, un aspa, un tornillo, etc., y la carcasa o el cilindro. “El movimiento del desplazamiento positivo” consiste en el movimiento de un fluido causado por la disminución del volumen de una cámara. Por consiguiente, en una máquina de desplazamiento positivo, el elemento que origina el intercambio de energía no tiene necesariamente movimiento alternativo (émbolo), sino que puede tener movimiento rotatorio (rotor).

Sin embargo, en las máquinas de desplazamiento positivo, tanto reciprocantes como rotatorias, siempre hay una cámara que aumenta de volumen (succión) y disminuye volumen (impulsión), por esto a éstas máquinas también se les denomina Volumétricas.

Tambien se dice, que una bomba es de desplazamiento positivo, cuando su órgano propulsor contiene elementos móviles de modo tal que por cada revolución se genera de manera positiva un volumen dado o cilindrada, independientemente de la contrapresión a la salida. En este tipo de bombas la energía mecánica recibida se transforma directamente en energía de presión que se transmite hidrostáticamente en el sistema hidráulico.

En las bombas de desplazamiento positivo siempre debe permanecer la descarga abierta, pues a medida que la misma se obstruya, aumenta la presión en el circuito hasta alcanzar valores que pueden ocasionar la rotura de la bomba; por tal causal siempre se debe colocar inmediatamente a la salida de la bomba una válvula de alivio o de seguridad. con una descarga a tanque y con registro de presión.

http://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_de_vacà o

Publicado por francisco manuel flores aguilera en 19:46 No hay comentarios:

viernes, 21 de marzo de 2008

BOMBAS

Las bombas son dispositivos que se encargan de transferir energía a la corriente del fluido impulsándolo, desde un estado de baja presión estática a otro de mayor presión. Están compuestas por un elemento rotatorio denominado impulsor, el cual se encuentra dentro de una carcasa llamada voluta. Inicialmente la energía es transmitida como energía mecánica a través de un eje, para posteriormente convertirse en energía hidráulica. El fluido entra axialmente a través del ojo del impulsor, pasando por los canales de éste y suministrándosele energía cinética mediante los álabes que se encuentran en el impulsor para posteriormente descargar el fluido en la voluta, el cual se expande gradualmente, disminuyendo la energía cinética adquirida para convertirse en presión estática.

CLASIFICACION

Se pueden considerar dos grandes grupos: Dinámicas (Centrífugas, Periféricas y Especiales) y de Desplazamiento Positivo (Reciprocantes y Rotatorias).

BOMBAS DINÁMICAS.

BOMBAS CENTRIFUGAS. Son aquellas en que el fluido ingresa a ésta por el eje y sale siguiendo una trayectoria periférica por la tangente.

BOMBAS PERIFÉRICAS. Son también conocidas como bombas tipo turbina, de vértice y regenerativas, en este tipo se producen remolinos en el líquido por medio de los álabes a velocidades muy altas, dentro del canal anular donde gira el impulsor. El líquido va recibiendo impulsos de energía No se debe confundir a las bombas tipo difusor de pozo profundo, llamadas frecuentemente bombas turbinas aunque no se asemeja en nada a la bomba periférica.La verdadera bomba turbina es la usada en centrales hidroeléctricas tipo embalse llamadas también de Acumulación y Bombeo, donde la bomba consume potencia; en determinado momento, puede actuar también como turbina para entregar potencia.

Las bombas de pistón, sus características y aplicaciones

¿Qué son las bombas de pistón? ¿Cuál es la clasificación de las bombas de pistón?

Tema: Las bombas de pistón, sus características y aplicaciones

Fecha:23-Nov-2007 Fuente:QuimiNet Sectores relacionados:Farmacéutica, Bebidas, Alimenticia, Maquinaria y equipo industrial, Maquinaria y equipo periférico

Foto por: Cliente

bomba de piston

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Las bombas de pistón son utilizadas generalmente en la industria por su alto rendimiento y por la facilidad de poder trabajar a presiones superiores 2000 lb/plg2 y tienen una eficiencia volumétrica aproximadamente de 95 a 98%.

Clasificación de las bombas de pistón

Debido a la gran variedad de las bombas de pistón, estas pueden clasificarse como:

Bombas de pistón radial: Los pistones se deslizan radialmente dentro del cuerpo de la bomba que gira alrededor de una flecha.

Bombas de pistón axial: Los pistones se mueven dentro y fuera sobre un plano paralelo al eje de la flecha impulsora.

Bombas de pistón de barril angular (Vickers): Las cargas para impulsión de la bomba y las cargas de empuje por la acción del bombeo van soportadas por tres cojinetes de bolas de hilera simple y un cojinete de bolas de hilera doble. Este diseño de bomba ha dado un excelente servicio a la industria aeronáutica.

Bombas de pistón de placa de empuje angular (Denison): Este tipo de bombas incorpora zapatas de pistón que se deslizan sobre la placa de empuje angular o de leva. La falta de lubricación causará desgaste.

Principales características de las bombas de pistón

En la gran variedad de las bombas de pistón encontramos las siguientes características:

Bombeo de productos particulados y productos sensibles a esfuerzos de cizalla.

Manejo de frutas y verduras enteras, hojas, rodajas, trozos y dados de fruta.

Diseño higiénico. Temperatura de trabajo: 120º C o más

según el diseño. Trabajo en vacío.

Aplicaciones y uso de las bombas de pistón

Las bombas de pistón tienen aplicaciones en diversas industrias, en las que destacan:

Industria de proteínas Pastelería y dulces Productos lácteos Bebidas Frutas y verduras Comidas preparadas/pre-cocinadas Farmacia Higiene personal Medio ambiente

Las bombas neumáticas de pistón

Las bombas neumáticas de pistón están compuestas de un motor de aire y de una estructura definida “grupo de bombeo”. Las partes fundamentales del motor neumático son el pistón y el dispositivo de válvulas. Este permite la inversión automática del movimiento del pistón. El caudal de una bomba de pistón depende de la cantidad de material que suministra en cada ciclo.

Principio del funcionamiento de las bombas neumáticas de pistón

Estas bombas de pistón funcionan acopladas a un motor neumático alternativo accionado con aire. El movimiento alternativo se repite indefinidamente mientras esté conectado el suministro de aire, independientemente de si la bomba está alimentada con líquido o no.

1. Varilla en posición inferior.2. Se produce la apertura de la válvula de succión y el llenado de la bomba. Simultáneamente,

por el cierre de la válvula de la varilla, es desalojado el producto que se encuentra sobre el sello del émbolo.

3. Varilla en posición superior.4. Por la acción de la varilla, que se desplaza hacia abajo, se produce la apertura de la válvula

del émbolo y el cierre de la válvula de succión, desalojándose producto por la salida en un volumen igual al ocupado por la varilla.

5. Varilla en posición inferior.

Bombas con pistón oscilante

Estas pequeñas unidades son apropiadas para aplicaciones en los más diferentes sectores. La estructura de la bomba exige una instalación en lugares protegidos.

Bombas con pistón oscilante

Estas pequeñas unidades son apropiadas para aplicaciones en los más diferentes sectores. La estructura de la bomba exige una instalación en lugares protegidos.

Las bombas de pistón axiales con plato inclinado giratorio

Este tipo de bomba puede trabajar en ambas direcciones. El plato inclinado es movido por el eje y el ángulo del plato determina la carrera del pistón. Las válvulas son necesarias para dirigir el flujo en la dirección correcta.

Proveedores de bombas de pistón

Para buscar proveedores o empresas que venden bombas de pistón, solicitar una cotización o precio de bombas de pistón o más información, visite nuestro buscador de la industria.

Bomba de pistónDe Wikipedia, la enciclopedia libreSaltar a: navegación, búsqueda

Molino eólico con mecánica para el bombeo de agua con una bomba de pistón (croquis).

Una bomba de pistón es una bomba hidráulica que genera el movimiento en el mismo mediante el movimiento de un pistón. Las bombas de pistones son del tipo bombas volumétricas, y se emplean para el movimiento de fluidos a alta presión o fluidos de elevadas viscosidades o densidades.

Cada movimiento del pistón desaloja, en cada movimiento un mismo volumen de fluido, que equivale al volumen ocupado por el pistón durante la carrera del mismo.

Índice

 [ocultar] 

1 Aplicaciones de la bomba de Pistón o 1.1 Máquinas Hidráulicas o 1.2 Industria del agua a alta presión o 1.3 Industria de la minería y la construcción o 1.4 Agricultura o 1.5 Enlaces externos

[editar] Aplicaciones de la bomba de Pistón

[editar] Máquinas Hidráulicas

Esta es la aplicación más habitual de las bombas de pistón, en las que se utilizan para bombear el fluido hidráulico que después accionará los diversos mecanismos (ej; motores hidráulicos, cilindros hidráulicos...)

[editar] Industria del agua a alta presión

Para hidrolimpiadoras, normalmente en disposición de tres pistones ceramicos en línea para equipos industriales y profesionales, y de plato oscilante para las aplicaciones de bricolage

Para equipos de corte por chorro de agua, en las que actúa como impulsor primario antes del multiplicador de presión

En equipos de chorreo de arena por agua a alta presión.

[editar] Industria de la minería y la construcción

Bombeo de hormigón Bombeo de agua a alta presión para perforadoras y tuneladoras Como bomba de relleno de reservorios de petróleo en los pozos petroliferos.

[editar] Agricultura

Como bomba para fumigación y tratamientos fitosanitarios Como bomba de trasvase en bodegas.

Bomba de Diafragma

Concepto

Las bombas de diafragma son un tipo de bombas de desplazamiento positivo (generalmente alternativo) que utilizan paredes elásticas (membranas o diafragmas) en combinación con válvulas de retención (check) para introducir y sacar fluido de una cámara de bombeo.

Fig. 1 Bomba de diafragma (Darle click a la imágen para ver la animación)

Partes

1. Cambiador automático coaxial

2. Cuerpo Bomba

3. Membrana

4. Colector

5. Esfera

6. Membrana

Fig. 2 Partes de una bomba

Principio de Funcionamiento

El funcionamiento de las bombas de membrana está basado fundamentalmente en la acción conjunta de cuatro elementos:

• Un par de membranas.

• Un eje que los une.

• Una válvula distribuidora de aire.

• Cuatro válvulas de esfera.

El aumento de presión se realiza por el empuje de unas paredes elástica) que varían el volumen de la cámara aumentándolo y disminuyéndolo alternativamente. Las válvulas de retención (normalmente de bolas de elastómero) controlan que el movimiento del fluido se realice de la zona de menor presión a la de mayor presión.

Fig.3. Funcionamiento de una Bomba de diafragma

Se describe el funcionamiento a partir de una bomba sin suministro de aire y sin estar previamente cebada. Una vez conectado el aire comprimido, la válvula distribuidora lo enviará a la parte posterior de uno de los diafragmas, haciendo que el mismo se aleje del centro de la bomba. Ya que ambas membranas se encuentran unidas por el eje, en el mismo movimiento el diafragma de la izquierda se verá atraído hacia el centro de la bomba, generando una depresión en la cámara de líquido y expulsando al exterior el aire que se encontraba en su parte posterior. Dada la diferencia de presiones entre la cámara de líquido y el exterior, el producto a bombear ingresa al equipo abriendo la válvula de esfera. Cuando el eje llega al final de su carrera, la válvula distribuidora cambia el sentido del flujo de aire, enviándolo a la parte posterior de la otra membrana A partir de este momento, ambos diafragmas y el eje efectúan un recorrido inverso al anterior, produciendo el vaciamiento de la cámara de líquido izquierda y generando vacío en la de la derecha (las válvulas de esfera que estaban abiertas se cierran y viceversa debido al cambio de sentido del flujo). Este ciclo se repite indefinidamente mientras esté conectado el suministro de aire, independientemente de si la bomba está alimentada con líquido o no.

Características

• Existen modelos sumergibles y no sumergibles.

• Son muy versátiles

• Estas bombas son capaces de manejar inclusive materiales críticos de una manera confiable y segura.

• Trabajo libre de aceite y funcionan sin obstáculos.

• Funcionamiento en seco.

• Caudal y altura de elevación regulables.

• Regulación final de velocidad y de presión.

• Mantenimiento simple y rápido.

• Son usadas extensamente en trabajos de transferencia y dosificación que requieran flujos hasta 300 GPM (1150 lt/min)

• Manejan una amplia variedad de fluidos, incluyendo químicos, polvos secos, aditivos para alimentos, gomas, pinturas, productos farmacéuticos, lodos y aguas servidas.

• Carecen de sellos o empaques, lo que significa que pueden ser utilizadas en aplicaciones que requieran cero fugas.

Materiales en los que pueden estar hechos la bomba de membrana

Se puede escoger, para las partes en contacto con el producto, materiales que cubren una amplia gama de compatibilidad química, como son: acero inoxidable tipo 316, PVC, CPVC, PVDF, Polipropileno, acero al Carbón y polietileno; con sellos y empaques de teflón, EPDM y VITON.

Aplicaciones y usos de las bombas de membranas

Gracias a su diseño pueden trabajar en muchas industrias y aplicaciones diferentes, en las que destacan: aguas residuales, fangos, industrias alimenticias, concentrados de frutas, derivados del petróleo, industrias de papel, plantas de proceso, industrias químicas, reactivos.

Tipos

• De mando mecánico

Son usadas en aplicaciones en la industria de la construcción, químicas y tratamiento de aguas. Industria de la construcción: son

muy utilizadas en aplicaciones de achicamiento, donde a las bombas pueden ingresar piedras y otros materiales y en plantas de tratamiento de aguas servidas. Normalmente están limitadas a 50 ft (15.2 m) de altura diferencial y son capaces de soportar alturas geodésicas de hasta 25ft (7.6 m). En la industria química son usadas en la inyección o transferencia de químicos en líneas de procesos hasta presiones de 250 lb/in2 (17 bar). Son diseñadas para permitir un fácil ajuste de su capacidad, ya que se necesita inyectar de la forma más precisa posible químicos. Típicamente se puede ajustar su capacidad en rangos de 20:1. Aplicaciones para este tipo de bombas incluyen la inyección de ácidos y bases para control de pH, biocidas, cloración, coagulantes y fertilizantes.

Existen básicamente 2 tipos de configuraciones:

a) Bombas electromagnéticas: son usadas en aplicaciones de baja potencia, dosificadoras, flujos entre 0.026 y 26 GPM (0.1 a 100 lt/hr) y presiones hasta 250 lb/in2. Estas bombas emplean un circuito de control electrónico que maneja un electromagneto, el cual a través de pulsos maneja el ensamblaje armadura eje-diafragma. Cada pulso resulta en una carrera de descarga de la bomba. Al final de la carrera un juego de resortes retorna el ensamblaje del diafragma a su posición inicial. La capacidad es usualmente controlada a través de la regulación del número de carreras, pero la longitud de la carrera también puede ser ajustada.

b) Bombas accionadas por motor: son usadas en aplicaciones con flujos entre 2 y 300 GPH (10 a 1000 lt/h) y presiones hasta 250 lb/in2 (17 bar). Tres técnicas son usadas para regular la capacidad: “movimiento perdido” un tope ajustable no permite a una cruceta seguir el movimiento del cigüeñal por una parte de la carrera; el uso de una biela de excentricidad variable y por último el uso de variadores de frecuencia.

• De mando hidráulica

Son usadas en aplicaciones como la transferencia o inyección de químicos en corrientes de procesos hasta presiones de 7500 psi (500 bar). Como el diafragma está balanceado respecto a la presión, los esfuerzos en el diafragma son pocos. La capacidad de la bomba para un proceso específico puede ser ajustada modificando la longitud efectiva de la carrera o la velocidad de la bomba.

El rango de aplicación está entre los 0.26 y 26000 GPH (1 a 100000 lt/hr), en modelos que trabajen con más de 26 GPH (100 lt/hr) la

variación de la capacidad se realiza por ajustes de la velocidad de la bomba o de la excentricidad de la biela, para evitar los picos de presión debidos a la rápida aceleración y desaceleración del fluido.Aplicaciones típicas incluyen la inyección de ácidos y bases para control de pH, inhibidores de corrosión, metanol, coagulantes, lodos de procesos, reductores de arrastre, etc.

Existen 3 configuraciones del lado de líquido: diafragma de disco, diafragma tubular y diafragma de alto rendimiento.Bombas de diafragma de disco: están equipadas con 2 discos de retención, uno en el lado de proceso y otro en el lado de succión para prevenir el sobredesplazamiento del diafragma durante transitorios de operación. Cuando el diafragma alcanza el disco de retención de succión, la presión del aceite hidráulico cae y se abre la válvula de rellenado permitiendo la entrada de aceite. Cuando el diafragma llega al disco de retención de proceso, la presión hidráulica sube, causando que la válvula de venteo se abra permitiendo la salida del aceite. El volumen de fluido entre los discos es típicamente el 150% del máximo volumen desplazado por la bomba.

Los problemas más comunes con bombas accionadas hidráulicamente se refieren a malos diseños del sistema. Se requieren presiones por encima de 9 psi (0.6 bar) en la succión de la bomba para evitar la formación de bolsas de vapor en la cámara de fluido hidráulico o de procesos. Como estas bombas son bombas reciprocantes también deben considerarse las pérdidas por aceleración, aceleraciones y desaceleraciones picos ocurren al comienzo y final de la carrera y las pérdidas por fricción pico ocurren a mitad de la carrera, estas pérdidas no son aditivas. A altos flujos debe considerarse la utilización de amortiguadores para asegurar un manejo apropiado de las pulsaciones debido a la aceleración y desaceleración del fluido en la línea de proceso.

• De mando neumático

En general las bombas de diafragma de todos los tipos no tienen sellos, son autocebantes y tienen una capacidad de variación casi infinita en lo que a capacidad y presión se refiere dentro de los rangos de operación de la bomba. Las AODPS además pueden trabajar en seco infinitamente y la descarga puede ser estrangulada hasta cero flujo indefinidamente.

El tipo más común de AODPS son las bombas de doble diafragma (duplex). Estas tienen 2 cámaras y 2 diafragmas flexibles. El aire

comprimido entra directamente a la parte posterior del diafragma de la izquierda, moviendo ambos diafragmas hacia la izquierda, mientras el aire sale a la atmósfera desde la parte posterior del diafragma de la derecha. Después de completar una carrera, una válvula de distribución de aire dirige el aire comprimido desde el suministro hasta la parte posterior del diafragma de la derecha y permite la salida del aire en la cámara izquierda a la atmósfera

Algunas características importantes de las AODPS son:

a) Mientras la bomba está pagada no hay consumo de potencia. El consumo de aire es aproximadamente proporcional al caudal de líquido, a cero caudal hay cero consumo de aire y a máximo caudal se tiene máximo consumo de aire. Esta característica hace a las bombas de diafragma muy útiles en aplicaciones donde el caudal puede variar en una amplio rango.

b) La presión de descarga de la bomba permanece constante para una determinada capacidad y presión de aire, independientemente de la gravedad específica del líquido bombeado.

c) La presión de aire, la capacidad y el NPSHR fijan la presión de descarga de este tipo de bombas.

d) El NPSHR de estas bombas es definido de la misma manera que en cualquier otra bomba reciprocante, generalmente se determina cuando ocurre una caída de la eficiencia volumétrica de un 3% a una velocidad fija o capacidad.

e) Son bombas de desplazamiento, pero no positivo, ya que la máxima presión de bombeo obtenida no puede superar la presión del aire comprimido de accionamiento.

Estas bombas son ideales para bombear lodos abrasivos, también pueden bombear líquidos con viscosidades hasta 50000 SSU (11000 cSt), son ideales para el transporte de líquidos sensibles a los esfuerzos cortantes como el látex. También son utilizados en el bombeo de polvos secos.

Ventajas:

a) Ofrecen una gran capacidad de variar tanto capacidad como presión dentro de sus rangos de operación.

b) No tienen sellos dinámicos o empaques.

c) Pueden rodar en seco indefinidamente.

d) La descarga puede ser estrangulada a caudal cero indefinidamente.

e) No consumen aire cuando están trabajando sin carga.

f) Pueden trabajar en ambientes peligrosos (no hay consumo eléctrico).

g) Potencia es proporcional a la rata de bombeo.

h) Trabajan con lodos abrasivos y sólidos en suspensión.

i) No requieren de by-pass.

j) Si es mantenida apropiadamente no tienen fugas.

k) Simples de mantener y reparar.

l) Pueden manejar una mayor variedad de materiales, más que cualquier otro tipo de bomba.

Desventajas:

a) No son prácticas para bombear caudales por encima de los 300 GPM (1150 lt/m).

b) No son fabricadas para operar con presiones de aire mayores de 125 psi (8.6 bar). Aunque algunas versiones pueden incrementar la relación de presiones a 2:1 o 3:1.

c) Se puede formar hielo en los motores de aire, pero se puede minimizar el efecto con una adecuada selección y diseño.

d) Los diafragmas tienen una vida finita, fluidos con abrasivos o altas temperaturas de procesos limitan la vida del diafragma.

Mecanismo de acción de las bombas de diafragma

La acción de estas bombas puede ser:• Eléctrica, mediante un motor eléctrico, en cuyo caso se dice que es una electrobomba. Sin embargo, hay otras electrobombas que no son bombas de membrana.• Neumática, mediante aire comprimido, en cuyo caso se dice que es una bomba neumática. La mayoría de las bombas neumáticas son bombas de membrana.

Fig.4. Bomba de diafragma accionada eléctricamente

Características de las bombas de diafragma accionadas mecánicamente

Manejan sólidos mas grandes. Manejan agua fangosa o lodosa. Manejan filtraciones lentas. Manejan tanto aire como líquido. Los diafragmas y las válvulas se reparan fácilmente. Son adecuadas para elevaciones altas. Son de autocebado. Pueden operar en seco. Se puede hacer una selección amplia del sistema motriz. Bajos costos de mantenimiento. Baja presión en la descarga. Baja capacidad en relación con la inversión Flujo pulsante. Vibración considerable durante la operación de bombeo. La descarga nunca debe estar cerrada. La capacidad está determinada por el tamaño de la bomba y no

por la velocidad de la máquina. No sostiene la carga de succión

Características de las bombas de diafragma accionadas eléctricamente

Grandes presiones de descarga. Grandes elevaciones de succión. Totalmente auto-cebado, aún desde el arranque en seco. Alto porcentaje de manejo de sólidos. Capacidad y presión, infinitamente variables.

La succión se puede cerrar y la presión se puede mantener sin consumo de energía o desgaste.

Pueden operar en seco indefinidamente. Poco desgaste abrasivo a altas cargas. Gran capacidad para el manejo de gases y para trabajos de

limpieza. Seguridad en las áreas riesgosas. Baja capacidad de bombeo, comparadas con las bombas

centrífugas. Menor eficiencia a alta capa

Bombas de diafragma con resorteEstas bombas son en principio iguales que las bombas de diafragma tratadas anteriormente, la diferencia principal es que el mecanismo de accionamiento solo mueve el diafragma en la dirección de succión, la carrera de impulsión se hace por el empuje de un resorte. La fuerza de este resorte es la que determina la presión máxima de bombeoEn el figura se muestra un esquema del funcionamiento. Note que si el conducto de salida se cierra, la incompresibilidad del líquido impide que el diafragma baje, por lo que el vástago empujador perderá el contacto con la leva, el que no se recuperará hasta que se libere el conducto de salida.El típico uso de estas bombas es como elemento de trasiego del combustible desde el depósito hasta el carburador en los motores de combustión interna.

Fig.5. Bomba de diafragma con resorte

Videos Ilustrativos de los componentes y funcionamiento de una bomba de diafragma (Click a las imágenes para visualizarlos)

Enlaces web:

Catálogo de Bombas

• http://public.graco.be/0/media/doc/300570Sb.pdf

Bibliografía recomendada

• http://books.google.co.ve/books?id=k5aduoRGsakC&printsec=frontcover&source=gbs_v2_summary_r&cad=0•http://web.usal.es/~tonidm/DEI_05_Bombas_compresores.pdf

Publicado por Universidad Simón Bolívar- Máquinas Volumétricas en

3:16 p.m.

Etiquetas: bomba, bomba de diafragma, bomba de membrana, diafragma, membrana, máquinas volumétricas, tipos de bombas

BOMBAS CENTRIFUGAS

Las bombas centrífugas prevén su nombre al hecho de que elevar el líquido por la acción de la fuerza centrífuga, que la imprime un rotor, colocado en su interior, el cual es accionado por un motor eléctrico.

Un físico francés fue el primero que ideó las características esenciales de este tipo de bomba, la cual ha ido evolucionando a través de numerosos patentes. Toda una centrífuga, consta de un rotor de pocos a la vez fijos, el cual gira dentro de la caja envolvente, generalmente de forma espiral. El líquido proveniente de la cañería en que la por el centro del rotor, al girar bruscamente a la masa líquida una fuerza centrífuga, que lo hace salida que los canales situados entre los alavés, y la envoltura de la caja donde progresivamente la a energía cinética de la corriente líquida se transforma en energía potencial de presión.

Así como la turbina Francis evolucionó hacia la turbina a hélice, con la necesidad de generar más revoluciones, las bombas centrífugas evolucionaron a las bombas de hélice o de flujo axial, como inconveniencia de ir aumentando el diámetro del eje del rotor, para permitir el ingreso de mayores caudales.

Así cuando se desea obtener mayores caudales se dispone de unos o más rotores sobre el mismo árbol motor.

Las bombas centrífugas, debido a sus características, son las bombas que más se aplican en la industria. Las razones de estas preferencias son las siguientes:

Son aparatos giratorios.

No tienen órganos articulados y los mecanismos de acoplamiento son muy sencillos.

La impulsión eléctrica del motor que la mueve es bastante sencilla.

Para una operación definida, el gasto es constante y no se requiere dispositivo regulador.

Se adaptan con facilidad a muchas circunstancias.

Aparte de las ventajas ya enumeradas, se unen las siguientes ventajas económicas:

El precio de una bomba centrífuga es aproximadamente ¼ del precio de la bomba de émbolo equivalente.

El espacio requerido es aproximadamente 1/8 del de la bomba de émbolo equivalente.

El peso es muy pequeño y por lo tanto las cimentaciones también lo son.

El mantenimiento de una bomba centrífuga sólo se reduce a renovar el aceite de las chumaceras, los empaques del presa-estopa y el número de elementos a cambiar es muy pequeño.

FUNCIONAMIENTO DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS

Las bombas centrífugas mueven un cierto volumen de líquido entre dos niveles; son pues, máquinas hidráulicas que transforman un trabajo mecánico en otro de tipo hidráulico.

Los elementos constructivos de que constan son:

a) Una tubería de aspiración, que concluye prácticamente en la brida de aspiración.

b) El impulsor o rodete, formado por una serie de alabes de diversas formas que giran dentro de una carcasa circular. El rodete va unido solidariamente al eje y es la parte móvil de la bomba. El líquido penetra axialmente por la tubería de aspiración hasta el centro del rodete, que es accionado por un motor, experimentando un cambio de dirección más o menos brusco, pasando a radial, (en las centrífugas), o permaneciendo axial, (en las axiales), adquiriendo una aceleración y absorbiendo un trabajo.

Los alabes del rodete someten a las partículas de líquido a un movimiento de rotación muy rápido, siendo proyectadas hacia el exterior por la fuerza centrífuga, de forma que abandonan el rodete hacia la voluta a gran velocidad, aumentando su presión en el

impulsor según la distancia al eje. La elevación del líquido se produce por la reacción entre éste y el rodete sometido al movimiento de rotación; en la voluta se transforma parte de la energía dinámica adquirida en el rodete, en energía de presión, siendo lanzados los filetes líquidos contra las paredes del cuerpo de bomba y evacuados por la tubería de impulsión.

La carcasa, (voluta), está dispuesta en forma de caracol, de tal manera, que la separación entre ella y el rodete es mínima en la parte superior; la separación va aumentando hasta que las partículas líquidas se encuentran frente a la abertura de impulsión; en algunas bombas existe, a la salida del rodete, una directriz de alabes que guía el líquido a la salida del impulsor antes de introducirlo en la voluta.

o Una tubería de impulsión.- La finalidad de la voluta es la de recoger el líquido a gran velocidad, cambiar la dirección de su movimiento y encaminarle hacia la brida de impulsión de la bomba.

La voluta es también un transformador de energía, ya que disminuye la velocidad (transforma parte de la energía dinámica creada en el rodete en energía de presión), aumentando la presión del líquido a medida que el espacio entre el rodete y la carcasa aumenta.

Fig. I.1.- Bomba centrífuga, disposición, esquema y perspectiva

Este es, en general, el funcionamiento de una bomba centrífuga aunque existen distintos tipos y variantes.

La estructura de las bombas centrífugas es análoga a la de las turbinas hidráulicas, salvo que el proceso energético es inverso; en las turbinas se aprovecha la altura de un salto hidráulico para generar una velocidad de rotación en la rueda, mientras que en las bombas centrífugas la velocidad comunicada por el rodete al líquido se transforma, en parte, en presión, lográndose así su desplazamiento y posterior elevación.

Flujo en Canales Abiertos

El flujo de canales abiertos tiene lugar cuando los líquidos fluyen por la acción de la gravedad y solo están parcialmente envueltos por un contorno sólido. En el flujo de canales abiertos, el líquido que fluye tiene superficie libre y sobre él no actúa otra presión que la debida a su propio peso y a la presión atmosférica. El flujo en canales abiertos también tiene lugar en la naturaleza, como en ríos, arroyos, etc., si bien en general, con secciones rectas del cauce irregulares. De forma artificial, creadas por el hombre, tiene lugar en los canales, acequias, y canales de desagüe. E n la mayoría de los casos. Los canales tienen secciones rectas regulares y suelen ser rectangulares, triangulares o trapezoidales. También tienen lugar el flujo de canales abiertos en el caso de conductos cerrados, como tuberías de sección recta circular cuando el flujo no es a conducto lleno. En los sistemas de alcantarillado no tiene lugar, por lo general, el flujo a conducto lleno, y su diseño se realiza como canal abierto.

NUMERO DE FROUDE

El numero de Reynolds y los términos laminar y turbulentos no bastan para caracterizar

todas las clases de flujo en los canales abiertos.

El mecanismo principal que sostiene flujo en un canal abierto es la fuerza de gravitación. Por ejemplo, la diferencia de altura entre dos embalses hará que el agua fluya a través de un canal que los conecta. El parámetro que representa este efecto gravitacional es el

Número de Froude, puede expresarse de forma adimensional. Este es útil en los cálculos del resalto hidráulico, en el diseño de estructuras hidráulicas y en el diseño de barcos.

L - parámetro de longitud [m] v - parámetro de velocidad [m/s] g - aceleración de la gravedad [m/s²]

El flujo se clasifica como:

Fr<1, Flujo subcrítico o tranquilo, tiene una velocidad relativa baja y la profundidad es relativamente grande, prevalece la energía potencial. Corresponde a un régimen de llanura.

Fr=1, Flujo critico, es un estado teórico en corrientes naturales y representa el punto de transición entre los regímenes subcrítico y supercrítico.

Fr>1, Flujo supercrítico o rápido, tiene una velocidad relativamente alta y poca profundidad prevalece la energía cinética. Propios de cauces de gran pendiente o ríos de montaña.

FLUJO PERMANENTE Y UNIFORME

El flujo uniforme permanente es el tipo de flujo fundamental que se considera en la hidráulica de canales abiertos. La profundidad del flujo no cambia durante el intervalo de tiempo bajo consideración. En el caso especial de flujo uniforme y permanente, la línea de alturas totales, la línea de altura piezométricas y la solera del canal son todas paralelas, es decir, son todas iguales sus pendientes.

La característica principal de un flujo permanente y uniforme en canales abiertos es que la superficie del fluido es paralela a la pendiente del canal, es decir, dy/dx = 0 o la profundidad del canal es constante, cuando la pendiente final (Sf) es igual a la pendiente inicial (So) del canal. Estas condiciones se dan comúnmente en canales largos y rectos con una pendiente, sección transversal y un revestimiento de las superficies del canal homogéneo, caso tipito en regadíos. En el diseño de canales es muy deseable tener este tipo de flujo ya que significa tener un canal con altura constante lo cual hace más fácil diseñar y construir. Las condiciones de flujo permanente y uniforme solo se pueden dar en canales de sección transversal prismáticas, es decir, cuadrada, triangular, trapezoidal, circular, etc. Si el área no es uniforme tampoco lo será el flujo. La aproximación de flujo uniforme implica que la velocidad es uniforme es igual a la velocidad media del flujo y que la distribución de esfuerzos de corte en las paredes del canal es constante.

Bajo las condiciones anteriores se pueden obtener las siguientes relaciones, denominadas

relaciones de Chezy–Manning, para la velocidad V y el caudal Q:

Donde:

K: Valor constante según las unidades a utilizar.

Ac: Área de la sección del Canal.

Rh: Radio hidráulico de la sección.

So: Pendiente del Fondo del Canal.

n: Coeficiente de Mannig

En la tabla anterior se observan los valores para el coeficiente de Mannig (n) donde, como se mencionó k vale 1.0 y 1.49 para el sistema internacional (SI) y el británico respectivamente, n se denomina coeficiente de Manning y depende del material de la superficie del canal en contacto con el fluido.

En muchos canales artificiales y naturales la rugosidad de la superficie del canal, y por lo tanto el coeficiente de Manning, varia a lo largo del perímetro mojado de este. Este es el caso, por ejemplo, de canales que tienen paredes de concreto armado y con un fondo de piedra, el caso de ríos en épocas de bajo flujo la superficie es completamente de piedras y

en épocas de crecidas parte del rió fluye por la ladera del rió, compuesto generalmente por piedras, arbustos, pasto, etc. Por lo tanto, existirla una rugosidad efectiva que debe ser una combinación de las distintas rugosidades existentes. Una forma de solucionar este tipo de problemas es dividir el canal tantas secciones como tipos de materiales de pared existan y analizar cada división en forma aislada. Cada una de las secciones tendría su propio perímetro mojado Pi, un área Ai y coeficiente de Manning ni. Los Pi no deben incluir los límites imaginarios entre las distintas secciones generadas al dividir la superficie original. Este método también es conocido como “Método de superposición para perímetros no uniformes”.

GEOMETRIA DEL CANAL

Un canal con una sección transversal invariable y una pendiente de fondo constante se conoce como canal prismático. De otra manera, el canal es no prismático; un ejemplo es un vertedero de ancho variable y alineamiento curvo. Al menos que se indique específicamente los canales descritos son prismáticos.

El trapecio es la forma mas común para canales con bancas en tierra sin recubrimiento, debido a que proveen las pendientes necesarias para la estabilidad.

El rectángulo y el triangulo son casos especiales del trapecio. Debido a que el rectángulo tiene lados verticales, por lo general se utiliza para canales construidos para materiales estables, como mampostería, roca, metal o madera. La sección transversal solo se utiliza para pequeñas asqueas, cunetas o a lo largo de carreteras y trabajos de laboratorio. El círculo es la sección más común para alcantarillados y alcantarillas de tamaño pequeño y mediano.

Los elementos geométricos de una sección de canal son propiedades que estarán definidas por completo por la geometría de la sección y la profundidad del flujo del canal. Estos elementos son muy importantes para el estudio de los flujos en canales abiertos y las expresiones mas características son las siguientes:

Rh= Ac/P

Donde Rh es el radio hidráulico en relación al área mojada (Ac) con respecto su perímetro mojado (P).

Yc = Ac/b

La profundidad hidráulica D es relación entre el área mojada y el ancho de la superficie.

EFICIENCIA EN CANALES ABIERTOS

Se conoce que los sistemas de canales abiertos se diseñan con el fin de trasportar líquidos desde un lugar determinado hasta otro con una altura de cota menor a la inicial, manteniendo un caudal o una razón de flujo constante bajo la influencia de la gravedad al menor precio posible. Debido a que no es necesario la aplicación de energía al sistema el costo de construcción se traduce al valor inicial una vez comenzados los trabajos, traduciéndose en el tamaño físico de la obra, por tal razón para una longitud establecida el perímetro de la sección representara también el costo del sistema; por lo cual debe mantenerse al mínimo para no incrementar los costos y los tamaños de la sección. Debido a lo anteriormente mencionado, la eficiencia de un canal tiene relación con encontrar un área de paso (Ac) mínima para transportar un caudal (Q) dado, con una pendiente del canal (So) y coeficiente de Manning (n) dados.

Por lo cual, escribiendo el radio hidráulico como Rh = Ac/P la ecuación de caudal se puede reescribir de la siguiente forma:

Despejando el área (A)

donde la cantidad entre paréntesis es constante. La ecuación anterior indica que un área de paso mínima esta asociada a un perímetro mojado mínimo y por lo tanto las necesidades de excavación como de material, para cubrir las superficies del canal, son

mínimas, influyendo directamente en los costos de construcción como se menciono anteriormente.

La forma con el perímetro mínimo por unidad de área es el círculo, por lo tanto tomando en cuenta la mínima resistencia del flujo en esta sección, la mejor sección transversal para un canal abierto es el semicírculo. Sin embargo en el campo de la construcción resulta más económico construir un canal con lados rectos como las secciones trapezoidales o rectangulares en vez de un semicírculo, lo que lleva a analizar cual de las diferentes secciones a utilizar es la más conveniente para el sistema.

Secciones Rectangulares

Criterio para mejor sección transversal hidráulica (para canal rectangular):

Canales Trapezoidales

Para canales trapezoidales se toman los mismos criterios para la sección hidráulica más eficiente:

Como conclusión se puede decir que la mejor sección transversal hidráulica para un canal abierto es la que tiene el máximo radio hidráulico o, proporcionalmente, la que tiene menor perímetro mojado para una sección transversal especifica.

ENERGIA EN CANALES ABIERTOS

En hidráulica se sabe que la energía total d el agua en metros-kilogramos por kilogramos de cualquier línea de corriente que pasa a través de una sección de canal puede expresarse como la altura total en pies de agua, que es igual a la suma de la elevación por encima del nivel de referencia, la altura de presión y la altura de velocidad.

Energía de un flujo gradualmente variado en canales abiertos.

Por ejemplo, con respecto al plano de referencia, la altura H de una sección 0 que contiene el punto A en una línea de corriente del fluido de un canal de pendiente alta, puede escribirse como:

De acuerdo con el principio de conservación de energía, la altura de energía total en la sección 1 localizada aguas arriba debe de ser igual a la altura de energía total en la sección 2 localizada aguas abajo más la pérdida de energía hf entre las dos secciones, ver figura.

Esta ecuación es apli cable a flujos paralelos o gradualmente variados. Para un canal de pendiente pequeña, esta se convierte en

ENERGIA ESPECIFICA

La energía específica en una sección de canal se define como la energía de agua en cualquier sección de un canal medida con respecto al fondo de este.

O, para un canal de pendiente pequeña y =1, la ecuación se convierte en

La cual indica que la energía específica es igual a la suma de la profundidad del agua más la altura de velocidad. Para propósitos de simplicidad, el siguiente análisis se basará en un canal de pendiente pequeña. Como V=Q/A, puede escribirse como E=y+Q2/2gA2. Puede verse que, para una sección de canal y caudal Q determinados, la energía específica en una sección de canal sólo es función de la profundidad de flujo.Cuando la profundidad de flujo se gráfica contra la energía para una sección de canal y un caudal determinados, se obtiene una curva de energía específica, como se muestra en la siguiente figura. Esta curva tiene dos ram as, AC y BC. La rama AC se aproxima asintóticamente al eje horizontal hacia la derecha. La rama BC se aproxima a la línea OD a medida que se extiende hacia arriba y hacia la derecha. La línea OD es una línea que pasa a través del origen y tiene un ángulo de inclinación. Para un canal de pendiente alta, el ángulo de inclinación de la línea OD será diferente de 45°. En cualquier punto P de esta curva, la ordenada representa la profundidad y la abscisa representa la energía específica,

que es igual a la suma de la altura de presión "y" y la altura de velocidad V2/2g. Ven Te Chow (1994).

Curva de energía especifica

La curva muestra que, para una energía específica determinada, existen dos posibles profundidades, la profundidad baja y1 y la profundidad alta y2. La profundidad baja es al profundidad alterna de la profundidad alta, y viceversa. En el punto C, la energía específica es mínima. Por consiguiente, en el estado crítico es claro que las dos profundidades alternas se convierten en una, la cual es conocida como profundidad crítica yc. Cuando la profundidad de flujo es mayor que la profundidad crítica, la velocidad de flujo es menor que la velocidad crítica para un caudal determinado y, por consiguiente, el flujo es subcrítico. Cuando la profundidad de flujo es menor que la profundidad crítica, el flujo es subcrítico. Por tanto, y1 es la profundidad de un flujo supercrítico y y2 es la profundidad de un flujo supercrítico. Ven Te Chow (1994)

Interpretacion de fenomenos locales

En los canales abiertos es muy común apreciar cambios en el estado del flujo, (de supercrítico a subcrítico, o viceversa, tales cambios se dan con un correspondiente cambio en la profundidad del flujo. Si el cambio ocurre de forma rápida, a lo largo de una distancia considerablemente corta, el flujo es rápidamente variado y se conoce como Fenómeno Local.

Dentro de este tipo de fenómenos encontramos la caída hidráulica y el resalto hidráulico:

1. Caída Hidráulica: un ca mbio rápido en la profundidad de un flujo de nivel alto a un nivel bajo, resultará en una depresión abrupta de la superficie del agua. Por lo general este fenómeno es consecuencia de un cambio brusco de pendiente o de la sección transversal del canal. En la región de transición de la caída, suele aparecer una curva invertida que conecta las superficies del agua antes y después de dicha caída. El punto de inflexión de la curva, indica la Posición aproximada de la profundidad crítica para la cual la energía es mínima y el flujo pasa de ser subcrítico a supercrítico.

Cuando existe una discontinuidad en el fondo de un canal plano, ocurre una caída hidráulica especial, conocida como caída libre. A medida que la caída avanza en el aire en forma de lámina, no existirá curva invertida en la superficie del agua hasta que esta choque con algún obstáculo en la elevación más baja. Es sabido que si no se añade energía externa, la superficie del a gua buscará siempre la posición más baja posible, la cual corresponde al menor contenido de disipación de energía. Si la energía específica en una sección localizada aguas arriba es E, como se muestra en la curva, la energía continuará disipándose en el recorrido hacia aguas abajo hasta alcanzar una energía mínima Emín. La curva indica que la sección crítica (sección de energía mínima) debe ocurrir en el borde de la caída. La profundidad en el borde no puede ser menor que la profundidad crítica debido a que una disminución adicional en la profundidad implicaría un incremento en la energía específica lo cual es imposible a menos que se suministre energía externa compensatoria.

Interpretación de Caída libre mediante una curva de energía específica.

Por otro lado, es importante mencionar, a modo de aclaración que, si el cambio en la profundidad de flujo desde un nivel alto a un nivel bajo se da de forma gradual, este se convierte en un flujo gradualmente variado, el cual tiene una curva inversa prolongada en la superficie del agua, sin embargo este fenómeno no es considerado local.

2. Resalto Hidráulico: este fenómeno ocurre cuando el cambio de profundidad del flujo es desde un nivel bajo a un nivel alto. Si el cambio de profundidad es pequeño, se denominará resalto ondulatorio, puesto que el agua no subirá de manera abrupta y obvia, sino que pasara de un nivel a otro, a través de una serie de ondulaciones que van disminuyendo gradualmente de tamaño. Si por el contrario el cambio de profundidad es grande, se conoce como resalto directo. Este involucra una perdida de energía relativamente grande mediante la disipación en el cuerpo turbulento de agua dentro del resalto. En consecuencia el contenido de energía en el flujo después del resalto es considerablemente menor que el contenido antes del mismo.

Interpretación de Resalt o Hidráulico mediante la curva de energía específica.

RESALTO HIDRAULICO O SALTO HIDRAULICO

El resalto hidráulico es el ascenso brusco del nivel del agua que se presenta en un canal abierto a consecuencia del retardo que sufre una corriente de agua que fluye a elevada velocidad. Este fenómeno presenta un estado de fuerzas en equilibrio, en el que tiene lug ar un cambio violento del régimen de flujo, de supercrítico a subcrítico.

Este involucra una pérdida de energía relativamente grande mediante disipación en el cuerpo turbulento de agua dentro del resalto. En consecuencia, el contenido de energía en el flujo después del resalto es apreciablemente menor que el de antes del mismo.

La profundidad antes del resalto es siempre menor que la profundidad después del resalto. La profundidad antes del resalto se conoce como profundidad inicial y1, y después del resalto se conoce como profundidad final y2.

Para flujo supercrítico en un canal horizontal, la energía de flujo se disipa a través de la resistencia a la fuerza de fricción a lo largo del canal, dando como resultado un descenso en la velocidad y un incremento en la profundidad en la dirección del flujo. El resalto hidráulico se formará en el canal si el número de Froude F1 del flujo, la Profundidad de flujo y1 y la profundidad y2 aguas abajo satisfacen la ecuación de razón de profundidades:

El número de Froude siempre es mayor que la unidad antes del resalto y menor que la unidad después de él.

Si F1 > 1 Flujo Supercrítico

Si F2 <>

FLUJO NO UNIFORME DE VARIACIÓN GRADUAL

Los Flujos en un canal se caracterizan por la velocidad media, aun cuando exista un perfil

de velocidad en una sección dada. El flujo se clasifica en una combinación de continuo o

discontinuo, y de uniforme o no uniforme.

Los flujos no uniforme de variación rápida que sucede en tramos relativamente

cortos o en transiciones de canales abiertos y Los flujos no uniforme de variación gradual,

donde la superficie del agua se mantiene continuamente tranquila, la diferencia entre los

dos es que en el flujo de variación rápida, las perdidas son a menudo son ignoradas si

consecuencias severas, mientras que en el flujo de variación gradual, es necesario incluir

las perdidas provocadas por esfuerzos cortantes distribuidos a lo largo del canal. El

esfuerzo cortante es el mecanismo que ofrece mayor resistencia al flujo.

En tramos relativamente cortos, llamados transición, es cuando hay un cambio

rápido de profundidad y de velocidad este tipo de flujo se denomina flujo de variación

rápida, pero también a lo largo de tramos mas extensos de un canal es posible que la

velocidad y la profundidad no varíen con rapidez, sino más bien que cambien lentamente.

En este caso la superficie se considera como continua y el régimen se llama flujo de

variación gradual, algunos ejemplo de este tipo de flujo son el agua de rechazo creada por

un dique colocado en un río, y el abatimiento de una superficie de agua conforme se

aproxima a una catarata.

ECUACION DIFERENCIAL PARA FLUJO DE VARIACION GRADUAL

El flujo de variación gradual es un tipo de flujo continuo no uniforme en el cual la velocidad

(v) y la profundidad (y), no sufren cambios rápidos o repentinos, sino que varían tan

gradualmente que la superficie del agua se puede considerarse continua. Por consiguiente

es posible desarrollar una ecuación diferencial que describa la variación incremental de la

profundidad (y) con respecto a la distancia (L) a lo largo del canal. Un análisis de esta

relación permite predecir las diversas tendencias que el perfil de la superficie de agua

asume basado en la geometría del canal, la magnitud de la descarga y las condiciones

limites conocidas.

A lo largo de la distancia incremental L, se sabe que la profundidad (y) la velocidad (v)

cambian lentamente. La pendiente de la línea de energía se designa como S, en contraste

con el flujo uniforme, las pendientes de la línea de energía, la superficie del agua y el

fondo del canal ya no son paralelas. Como los cambios de profundidad (y) y velocidad (v)

son graduales, la perdida de energía a lo largo de la longitud incremental.

La ecuación de energía se aplica del lugar 1 al lugar 2, con el término de perdida hL. Si la

energía total en el lugar 2 se expresa como la energía en el lugar 1 más el cambio de

energía incremental a lo largo de la distancia o mejor dicho que para estudiar el flujo no

uniforme en canales abiertos se debe desarrollar una ecuación que relacione la Longitud,

la energía y la pendiente.

Aplicando la ecuación de la energía entre las secciones 1 y 2 en la dirección del flujo,

tomando como referencia la sección inferior a la solera del canal, se obtiene

(y1+z1+v12/2g) – hL = (y2+z2+v2

2/2g)

La pendiente de la línea de alturas totales S es hL/L: entonces hL=SL. La pendiente de la

solera del canal So es (z1 – z2)/L: z1 – z2 = SoL, reagrupando y sustituyendo.

SoL + (y1 – y2 ) +(v12/2g – v2

2/2g)= SL

Despejando L, se obtiene

Para sucesivos tramos donde los cambios de profundidad son aproximadamente los

mismos el gradiente de energía S puede escribirse así:

S= (nV media /R2/3 medio)2 o V2media/C2R medio

Los perfiles superficiales para condiciones de flujo gradualmente variable en canales

rectangulares anchos pueden analizarse empleando la expresión

dy = So – S

dL (1 - V2 /gy)

Esta es la ecuación diferencial para flujo de variación gradual y es valida para cualquier

canal de forma regular.

El termino dy/dL representa la pendiente de la superficie libre del agua en relación con la

solera del canal, así pues dy/dL es positivo, la profundidad aumenta aguas abajo.

PERFILES DE SUPERFICIE LIBRE

Los flujos con superficie libre probablemente sea el fenómeno de flujo que con mas

frecuencia se produce en la superficie de la tierra. Las olas de los océanos, las corrientes

de los ríos y las corrientes de agua de lluvia son ejemplos que suceden en la naturaleza.

Las situaciones inducidas por los humano incluyen flujos en canales y alcantarillas,

escurrimientos sobre materiales impermeables, tales como techos, lotes de estancamiento

y el movimiento de las olas en los puertos.

En todas las situaciones el flujo se caracteriza por una interfaz entre el aire y la capa

superior del agua, la cual se denomina superficie Libre. En la superficie libre, la presión es

constante y en casi todas las situaciones, ésta es la atmosférica. En ese caso la línea

piezométrica y la superficie libre del líquido coinciden. En general la altura de la superficie

libre no permanece constante: puede variar de acuerdo con las velocidades del fluido.

Para diseñar y construir un sistema de canal hay que basarse en la profundidad del flujo

proyectada a lo largo del canal, para ello es necesario tener en cuenta la profundidad del

flujo y la geometría del canal, así como también conocer las características generales de

los perfiles de superficie para flujos de de variación gradual que no solo dependen de la

pendiente del fondo si no que también de la profundidad del flujo, por lo tanto un canal

abierto incluye secciones de distintas pendientes de fondo So, asi como varios tramos de

diferentes perfiles de superficie, por ejemplo la forma de perfil de superficie en un tramo es

de pendiente decreciente es diferente a un tramo de pendiente ascendente .

En el perfil de superficie se presenta el balance entre el peso del líquido, la fuerza de

fricción y los defectos inerciales.

A los perfiles superficiales de liquido a diferentes pendientes se les designa una letra

indicando le pendiente del canal y un numero que denota la profundidad del flujo relativa a

las profundidades critica (yc) y normal (yn).

La pendiente del canal se clasifica en suave (M), critica(C), profunda (S), horizontal (H) y

adversa (A) cuando yn. > yc, la pendiente del canal es suave, y si yn. < 0, (pendiente

negativa).

Cuando un canal abierto tiene pendiente adversa el líquido fluye cuesta arriba

En los perfiles de superficiales de líquido hay que tener en cuenta que la clasificación de

un tramo del canal depende tanto de la razón del flujo, como de la sección transversal del

canal y la pendiente del flujo del canal. Antes de evaluar la pendiente se necesita calcula la

profundidad crítica yc y a la profundidad normal yn: así tener en cuenta que muchas

situaciones se presenta que cuando un tramo del canal que se clasifica por tener una

pendiente suave para cierto flujo, puede tener una pendiente profunda para otro.

ALGUNOS PERFILES REPRESENTATIVOS DE SUPERFICIES

Un sistema de cana abierto esta compuesto de algunos tramos de diferentes pendientes

con conexiones conocidas como transiciones, por lo tanto, el perfil global de la superficie

de flujo se define como un perfil continuo compuesto de perfiles individuales.

Teniendo en cuenta la presentación de algunos perfiles de la superficie que se encuentran

en canales abiertos, en donde para cada caso se da que el cambio en el perfil de la

superficie se produce un cambio en la geometría del canal, como tambien un cambio

súbito en la pendiente o una obstrucción en el flujo tomando como ejemplo una compuerta.

En la figura en la parte a y b se puede observar los flujos subcríticos o también denominado flujo lento, el nivel efectivo del agua en una sección determinada está

condicionado a la condición de contorno situada aguas abajo.

Podemos observar en la parte c de la figura un flujo supercrítico o también denominado flujo

veloz, el nivel del agua efectivo en una sección determinada está condicionado a la condición

de contorno situada aguas arriba, donde el canal abierto que cambia de una pendiente

inclinada a una menos inclinada ,se nota que la velocidad del flujo en la parte menos profunda

es mas lenta.

En la parte final de la figura se ve como un flujo de pendiente suave cambia a pronunciada y se

vuelve supercrítico. El cambio en la pendiente esta acompañado por una disminución suave del

flujo.

Bibliografía

“MECANICA DE LOS FLUIDOS E HIDRAULICA” Ranald Giles, Cheng Liu. Serie Shaum.

“DISEÑO DE CANALES” Informe de la Universidad de Navarra, España.

“HIDRÁULICA DE LOS CANALES ABIERTOS”. VEN TE CHOW. EDITORIAL DIANA.

MÉXICO. (33-37 Pp.)

“HIDRÁULICA”. E. RUSSELL, GEORGE. EDITORIAL CECSA. MÉXICO. (325-328 Pp.)

“WIKIPEDIA” La enciclopedia libre.

Anexo Fotos

Rio Guaire, Caracas.

Rio Guaire, Caracas

El radio hidráulico, es un parámetro importante en el dimensionado de canales, tubos y otros componentes de las obras hidráulicas, generalmente es representado por la letra R, y expresado en m es la relación entre:

El área mojada (A, en m²). El perímetro mojado (P, en m).

Es decir:

Índice

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1 Calculo según la sección del canal o 1.1 Canales de sección rectangular o 1.2 Canales de sección triangular o 1.3 Canales de sección trapezoidal o 1.4 Canales de sección circular o 1.5 Canales de secciones especiales o 1.6 Canales de sección irregular

2 Usos del radio hidráulico 3 Véase también 4 Referencias

[editar] Calculo según la sección del canal

Las expresiones que permiten su cálculo son función de la forma geométrica de la sección transversal del canal.

En la siguiente tabla se resumen las secciones más utilizadas con las unidades del sistema internacional.

[editar] Canales de sección rectangular

Área mojada:

Perímetro mojado:

Donde:

L = ancho de la base del canal (en m). h = altura del nivel del líquido dentro de la sección rectangular.

[editar] Canales de sección triangular

Área mojada:

Perímetro mojado:

Donde: siendo: el ángulo del talud con la vertical.

[editar] Canales de sección trapezoidal

Área mojada:

Perímetro mojado:

[editar] Canales de sección circular

Área mojada: ; o expresando el ángulo en

radianes : ...

Perímetro mojado: ; o igualmente

Donde: r = radio de la sección circular (en m); la sección mojada limitada por la cuerda c, que sostiene el ángulo al centro Φ medido en grados sexagesimales. [ cuando se expresa en radianes]

Y por tanto Radio hidraulico:  ; o

igualmente

El calado que proporciona el radio hidráulico máximo (lo que significa caudal máximo a igualdad de otras variables) corresponde al valor de que hace mínima la

expresión . Esta ecuación es una ecuación trascendente, con varios mínimos, que se pueden obtener resolviendo otra ecuación trascendente, la

. La primera solución de esta ecuación (que es la que vale para obtener el ángulo y el calado buscados), obtenida por métodos numéricos, es

rad, y . Por tanto,

El Radio hidraulico máximo de una conducción circular es :

En el caso particular de las conducciones circulares trabajando con sección plena, es decir en presión, el radio hidráulico en función del diámetro es:

 ; es decir :

De lo anterior se deduce que el radio hidráulico a sección llena es el 82,2% del radio hidráulico máximo que puede proporcionar la sección circular. En la fórmula del caudal el valor del radio hidráulico interviene con un exponente de 2/3 (del término de velocidad de la Fórmula de Manning), pero interviene también la sección mojada, que depende del ángulo , con lo que el caudal que una sección circular es capaz de transportar a sección llena es aproximadamente el 93% del máximo. Este valor máximo, que es un 7,5 % mayor que el de la sección llena, se consigue cuando queda una pequeña sección superior libre (correspondiente a

 rad aproximadamente).

[editar] Canales de secciones especiales

Se han usado en el pasado y se siguen usando, especialmente para canalizaciones de aguas servidas, o canalizaciones mixtas de aguas servidas y aguas de lluvia, donde la variación de caudales en el tiempo puede ser considerable, secciones especiales o compuestas. En estos casos la determinación de los parámetros A, P y R se realiza caso por caso en función de la geometría de la sección. El radio hidráulico de un canal o ducto, generalmentre representado por la letra R y expresado en m, es la relación entre:

El área mojada (A, en m²); y, El perímetro mojado (P, en m)

Su determinación es función de la forma geométrica del canal.

[editar] Canales de sección irregular

Es el caso general para los canales naturales, pero existen también canales construidos con secciones geométricas definidas, y que en el transcurso del tiempo, por efecto de la erosión, se han transformado en irregulares y deben ser tratados como tales para obtener resultados de análisis correctos.

En estos casos se determina, durante visitas de campo, los tramos que se pueden considerar homogéneos con buena aproximación. Después del levantamiento topográfico y batimétrico de la sección, se divide la misma en fajas verticales. Para cada faja vertical "i" se determina Ai, considerándolo un triángulo, o un trapecio; y

como Pi, se considera el respectivo tramo de fondo. De esta forma el cálculo del área mojada y del perímetro mojado se hace con las expresiones:

y

[editar] Usos del radio hidráulico

El radio hidáulico se emplea en el cálculo de pérdidas de carga según, la fórmula de Manning:

donde: I es el gradiente hidráulico, o perdida de carga por unidad de longitud; n es el coeficiente de Manning, v la velocidad del fluido y Rh el radio hidráulico. Evidentemente las unidades deben ser coherentes entre si.

Fórmula de ManningDe Wikipedia, la enciclopedia libreSaltar a: navegación, búsqueda

La fórmula de Manning1 es una evolución de la fórmula de Chézy para el cálculo de la velocidad del agua en canales abiertos y tuberías, propuesta por el ingeniero irlandés Robert Manning, en 1889:

Siendo S la pendiente en % del canal.

Para algunos, es una expresión del denominado coeficiente de Chézy utilizado en

la fórmula de Chézy,

Índice

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1 Expresiones de la fórmula de Manning 2 El coeficiente de rugosidad 3 Véase también 4 Referencias 5 Bibliografía

[editar] Expresiones de la fórmula de Manning

La expresión más simple de la fórmula de Manning se refiere al coeficiente de Chézy :

De donde, por substitución en la fórmula de Chézy, , se deduce su forma mas habitual:

,

o

,

siendo:

= coeficiente de rugosidad que se aplica en la fórmula de Chézy:

= radio hidráulico, en m, función del tirante hidráulico h es un parámetro que depende de la rugosidad de la pared

= velocidad media del agua en m/s, que es función del tirante hidráulico h

= la pendiente de la línea de agua en m/m = área de la sección del flujo de agua

= Caudal del agua en m3/s

También se puede escribir de la siguiente forma (usando el Sistema Internacional de Unidades):

o

donde:

= Área mojada (área de la sección del flujo de agua), en m2, función del tirante hidráulico h

= Perímetro mojado, en m, función del tirante hidráulico h = Un parámetro que depende de la rugosidad de la pared, su valor varía

entre 0,01 para paredes muy pulidas (p.e., plástico) y 0,06 para ríos con fondo muy irregular y con vegetación.

= Velocidad media del agua en m/s, que es función del tirante hidráulico h

= Caudal del agua en m3/s, en función del tirante hidráulico h = la pendiente de la línea de agua en m/m

Para el sistema unitario anglosajón:

donde:

= Área mojada, en pies2, función del tirante hidráulico h

= Perímetro mojado, en pies, función del tirante hidráulico h = Un parámetro que depende de la rugosidad de la pared

= Velocidad media del agua en pies/s, que es función del tirante hidráulico h

= Caudal del agua en pies3/s, en función del tirante hidráulico h = la pendiente de la línea de agua en pies/pies

[editar] El coeficiente de rugosidad

El ingeniero irlandés Robert Manning presentó el 4 de diciembre de 1889 en el Institute of Civil Engineers de Irlanda, una fórmula compleja para la obtención de la

velocidad, que podía simplificarse como .

Tiempo después fue modificada por otros y expresada en unidades métricas como

.

Cuando fue convertida a unidades inglesas, debido a que , se obtuvo su expresión en ese sistema de unidades anglosajón

, manteniendo sin modificar los valores de .

Al hacer el análisis dimensional de se deduce que tiene unidades . Como no resulta explicable que aparezca el término en un coeficiente que expresa

rugosidad, se ha propuesto hacer intervenir un factor , siendo g la aceleración

de la gravedad, con lo que las unidades de serían , mas propias del concepto físico que pretende representar.2

El valor del coeficiente es mas alto cuanta mas rugosidad presenta la superficie de contacto de la corriente de agua. Algunos de los valores que se emplean de n son:

Tabla del coeficiente de rugosidad de Manning

Material del revestimiento Ven Te Chow I. Carreteras4

Metal liso 0,010 -

Hormigón 0,013 1/60 - 1/75

Revestimiento bituminoso - 1/65 - 1/75

Terreno natural en roca lisa 0,035 1/30 - 1/35

Terreno natural en tierra con poca vegetación 0,027 1/25 - 1/30

Terreno natural en tierra con vegetación abundante

0,080 1/20 - 1/25

[editar] Véase también

Cálculo de la profundidad crítica

Se entiende por profundidad crítica, en hidráulica, a la profundidad en la cual un determinado caudal transita por un canal con el mínimo de energía específica. Evidentemente, dado un caudal, la profundidad crítica, en el canal, tiene asociado en forma biunivoca una velocidad crítica, y una pendiente crítica.1 El concepto de profundidad crítica, basado en la energía mínima fue introducido por Böss.2

Cuando la profundidad del flujo es mayor que la profundidad crítica, la velocidad será menor que la velocidad crítica, y el fluso se denomina subcrítico, o flujo lento. En un canal con flujo subcrítico las condiciones del mismo son comandadas desde aguas abajo.

Cuando la profundidad del flujo es menor que la profundidad crítica, la velocidad será mayor que la velocidad crítica, y el fluso se denomina supercrítico, o flujo rápido, o veloz. En un canal con flujo supercrítico las condiciones del mismo son comandadas desde aguas arriba.

[editar] Fenómenos locales

El cambio de estado del flujo subcrítico a supercrítico, o viceversa, se da con frecuencia en la naturaleza, y en proximidad de obras hidráulicas construidas por el hombre. Si este cambio s producerápidamente, en una distancia relativamente corta,

en ese trecho el flujo será rápidamente variado, y este hecho es conocido como fenómeno local.

Existen dos tipos de fenómenos locales: la caida hidráulica y el salto hidráulico.

[editar] Referencias

1. ↑ Open Channel Hydraulics (1959); (traducido al español como: Hidráulica de los Canales Abiertos. Ven Te Chow. Editorial Diana, México, 1983. ISBN 968-13-1327-5) Capítulo 3. Principios de la energía y del momentum

2. ↑ Paul Böss:"Computation of Water Surface with Change of the Flow Tipe" Springer - Verlag, Berlín, 1919, pp20 and 52.

Si en un canal se requiere calcular la profundidad crítica es necesario determinar el valor de la profundidad del agua que satisfaga el criterio de flujo crítico:

Deberá cumplirse:

Esta ecuación expresa la igualdad del factor de sección para flujo crítico cuando se calcula a partir de las características hidráulicas del flujo (FScH) y cuando se calcula a partir de los elementos geométricos del canal (FScG):

FScH - FScG = 0

En la tabla que se adjunta se obtiene el valor de yc que satisface esta condición cuando el flujo es crítico y la sección tiene geometría definida como se ilustra.  Es un proceso de aproximación y error que se puede resolver automáticamente con la

función Herramienta > Buscar objetivo de excel en una hoja programada (yc.zip 9 kb) .

Longitud de la parte mojada de contacto entre una corriente de agua y el canal que la contiene, medida en el sentido normal al flujo.