LABORATORIO DE TURBOMÁQUINAS PRACTICA #2: BOMBA CENTRÍFUGA CUESTIONARIO

1. Una bomba ¿Qué tipo de energía transforma?

2. Mencione un ejemplo de bombeo de fluido en el que se adicione energía de presión y otro en el que se aplique energía de velocidad.

3. ¿Qué se entiende por “succión negativa”?

4. Explique el fenómeno denominado “pre-rotación” y escriba que efectos causa.

5. Defina: alabes curvados hacia adelante, alabes curvados hacia atrás y alabes radiales.

Los álabes curvados hacia adelante tienen un rodete con los álabes curvados en el mismo sentido que la dirección de giro, se utilizan cuando la presión estática necesaria es de baja a media.

Los radiales están diseñados de forma que la entrada y salida se alcance una velocidad de transporte del material, esta disposición evita la acumulación de materiales sobre los álabes.

Los curvados hacia atrás tienen los álabes inclinados en el sentido contrario al de rotación, es el de mayor rendimiento y velocidad periférica, su funcionamiento es muy limitado. [4]

6. ¿Qué sucede al invertir el sentido de giro de la bomba?

7. ¿Cómo varía la curva característica de la bomba centrífuga con el diámetro del rotor?

Figura 1. Curva característica de una bomba centrífuga. (White, 2004)

El diámetro en función de Q/H tiende a formar curvas descendentes mientras esta relación aumenta a n constante pero también varía su eficiencia en función de la relación Q/H. [7]

8. Con un esquema trace la trayectoria relativa y absoluta de una partícula de fluido en un rodete de una bomba en movimiento.

9. Realice la deducción de la ecuación de Euler para bombas centrífugas.

En un cierto tiempo dt entra un volumen dv cuya masa es dM= γgdV y cuyo impulso valdrá

I 1=γgdV ¿c1 y el de salida será I 2=

γgdV ¿c2 por lo que el momento hidráulico será

Mh= γgdV∗c1∗r1 cosα 1

Y a la salida

Mh= γgdV∗c2∗r2 cosα 2

Por lo que el par por unidad de tiempo será

T=∆Mh

Si multiplicamos por w y decimos que u=w*r nos queda

P=QγHi= γQg

(u2 cu2−u1 cu1)

Al despejar Hi obtenemos la ecuación de Euler para una bomba centrífuga

Hi=u2c u2−u1 cu1

gCon un arreglo trigonométrico de los triángulos de velocidades podemos expresar la ecuación como:

Hi=u22−u1

2

2 g+c22−c1

2

2g+w2

2−w12

2 gDonde el primer término representa la presión generada por las fuerzas centrífugas que actúan sobre las masas del líquido que viajan del diámetro D1 al D2. El segundo muestra el cambio de energía cinética del fluido desde el ojo del impulsor hasta la descarga del mismo. El último es un cambio de presión debido al cambio de velocidad relativa del fluido al pasar por el impulsor. [3]

10. ¿Cuál es la curva característica más importante para las bombas centrífugas?

11. Escriba cuales son las condiciones de rendimiento máximo en una bomba centrífuga.

Que gire con los álabes curvados hacia atrás

Que el ángulo 𝛽2 del álabe a la salida sea ligeramente superior al que corresponde a una energía transferida nula. [6]

12. Cuál es la curva ideal 𝐻=(𝑄), y como varia ésta con el ángulo (𝛽2). Explique todas las partes de la curva.

13. ¿Cuáles son las causas principales que causan la deformación de la curva ideal 𝐻=(𝑄)?

Las pérdidas por fugas a través de los sellos, las pérdidas por recirculación del agua entre el impulsor y la carcasa, las pérdidas por fricción del agua sobre los contornos de la bomba, las pérdidas por turbulencia debidas a la separación del fluido. [6]

14. ¿Qué es velocidad específica? ¿Para qué sirve?

15. ¿Cómo afecta el ángulo de alabe a la salida (𝛽2) en la altura de Euler?

El ángulo 𝛽2 es proporcional a la línea de capacidad-carga por la configuración de los álabes teniendo que cuando 𝛽2 = 90 la línea de capacidad-carga es una recta paralela al eje de capacidad y se tienen álabes radiales, cuando 𝛽2 ˂ 90 la carga decrece cuando la capacidad incrementa y si 𝛽2 > 90 la carga incrementa con la velocidad lo que no puede cumplirse. [3]

16. ¿Qué parámetro define el número de alabes en una bomba centrífuga?

17. ¿Qué ventaja presenta la bomba centrífuga sobre las volumétricas?

El paso del líquido por los álabes de la bomba centrífuga es casi completamente regular lo que hará que se tenga un caudal casi constante, no así en la volumétrica.

Tiene un desalojo constante del fluido lo que es una gran ventaja con relación a una volumétrica.

Se tienen diferentes formas y diseños de rodete que dan una versatilidad de usos a esta bomba para distintos fluidos. [5]

18. Mencione 3 formas de controlar el caudal de una bomba. Descríbalas.

19. Describa qué es la colina de rendimientos.

- Las curvas en colina, o en concha, se obtienen a partir de una serie de ensayos elementales. Al ser constante el salto neto, el rendimiento será una función simultánea de las variables N y n, o de las Q y n, es decir: η = F1 (N ,n ) ; η = F2 (Q,n) La representación espacial de estas funciones es una superficie que puede representarse en el plano, para cualquiera de los dos casos, cortándola por planos de rendimiento constante, equidistantes, y proyectando las intersecciones obtenidas sobre el plano (N,n) o sobre el plano (Q,n), quedando de esta forma representada la colina de rendimientos, por las curvas de igual rendimiento. [5]

20. En un sistema de bombeo definir: Carga Estática de descarga, Carga Estática de succión, carga Estática Total, Carga de fricción, carga de Succión, carga de velocidad, Elevación de succión, carga total.

21. ¿Qué es el NPSH?

NPSH= Altura neta Positiva de Aspiración (Net Positive Suction Head) y es la diferencia entre la presión del líquido a bombear referida al eje del impulsor y la presión de vapor del líquido a la temperatura de bombeo, referida a metros. [1]

22. ¿Qué es NPSH disponible?

23. ¿Qué es NPSH requerido?

Es un dato básico peculiar de cada tipo de bomba, variable según modelo, tamaño y condiciones de servicio, que se determina por prueba o cálculo, siendo un dato a facilitar por el fabricante el cual lo ha obtenido a través de ensayos. [1]

24. ¿De qué depende la elevación estática teórica de succión?

25. ¿Por qué es tan importante el NPSH?

Para que una bomba funcione correctamente sin cavitación, ha de cumplirse que el NPSH disponible en la instalación, sea igual o mayor que el NPSH requerido por la bomba.

Es decir NPSH disponible ≥ NPSH requerido

El conocimiento del NPSH disponible para el instalador es fundamental para la elección adecuada de la bomba. [1]

26. ¿Cómo evitar la cavitación en una bomba? ¿Cuál es la parte del rodete de la bomba más propensa a cavitación y por qué?

27. ¿Qué es la curva de fricción de un sistema?

Pérdidas por fricción del agua sobre los contornos que definen los ductos de circulación del agua: álabes, cubiertas y carcasa. Varían con el cuadrado de la velocidad relativa y a pequeños gastos son prácticamente nulas por ser reducida la velocidad. Influye la rugosidad de las paredes. [3]

Problemas 1. Se tiene un impulsor de una bomba centrífuga de 10 pulgadas de diámetro de

descarga. Está accionado por un motor eléctrico de 2 polos y 60 ciclos. Calcule la velocidad periférica.

u=πD12

∗rps=

10229

∗60

2rpm=1.31m /s

BibliografíaCARNICER, E. Bombas centrífugas, Segunda edición, editorial PARANINFO, España, 2001.

ORNELAS, Florencio. Condiciones de succión en las bombas centrífugas, editorial Ornelas, 2009.

Zubicaray, V. Bombas: teoría diseño y aplicaciones. Editorial Limusa, Loja, 2000.

UNET. Ventilación. Rescatado el 3 de Noviembre de 2015 de: http://www.unet.edu.ve/~maqflu/doc/LAB-1-128.htm

Fernandez, P. Turbinas Hidraulicas, editorial RES, 2000.

Polo, M. Turbomáquinas Hidráulicas.

White, F. Fluid Mechanics. 5th edition. McGrow-Hill. España. 2004.