Bombas y Turbinas

Bombas y TurbinasFluidos I

DOCENTE: ING. CUEVA CAMPOS HAMILTONTEMA : BOMBAS Y TURBINASGRUPO : N 8

INTRODUCCIN

En el presente trabajo del rea curricular Mecnica de Fluidos I, se desarrolla una temtica ingenieril basado en el tema de bombas y turbinas: Potencia neta y bruta, aplicacin del principio de energa con bombas y turbinas y todo lo que concierne a dicho tema. Donde bombas es un instrumento que provee energa a un sistema o fluido, y turbinas son mquinas de fluido, a travs de las cuales pasa un fluido en forma continua, y ste le entrega su energa a travs de un rodete con paletas.

BOMBAS

Definicin Una bomba, en pocas palabras, es un equipo que provee de Energa a un sistema o fluido. La bomba generalmente eleva la presin de un fluido en movimiento, es decir por un lado entra el fluido a cualquier presin y por el otro lado sale a una presin superior y constante.

Funcin principal

Toda mquina que realiza trabajo con la finalidad de mantener un fluido en movimiento o provocar el desplazamiento o el flujo del mismo se podra ajustar al nombre de bomba o compresor, los que suelen evaluarse por cuatro caractersticas:Cantidad de fluido descargado por unidad de tiempoAumento de la presinPotenciaRendimiento El efecto conseguido por la mayora de los dispositivos de bombeo es el de aumentar la presin del fluido, si bien algunos de ellos comunican al fluido un aumento de su energa cintica o una elevacin de su nivel geodsico.

Carga de bombeo

Carga de bombeo o carga dinmica total es la carga total contra la cual debe operar una bomba, o sea, la energa por unidad de peso de lquido que debe suministrarle la bomba al mismo para que pueda realizar el trabajo que se pretende. Como sabemos, el movimiento del lquido a travs de la tubera da origen a friccin, que resulta en una prdida de energa, por consiguiente dicha friccin tiene que ser vencida por la bomba, adems de la carga esttica representada por la diferencia de nivel. Por consiguiente, la carga dinmica total se obtiene sumando los cuatro factores siguientes:La diferencia de nivel, que se conoce como carga esttica o carga a elevacin Las prdidas de carga debidas a la friccin en las tuberas y accesorios La carga a velocidad La carga a presin La carga esttica ), est representada por la diferencia de nivel entre la superficie del lquido donde tiene que tomarlo la bomba y la superficie del lquido en el lugar de descarga vase la figura. Perdidas por friccin , las prdidas de carga representan las prdidas de energa como consecuencia de la resistencia que presentan las tuberas y accesorios a la circulacin del lquido. La carga de velocidad, est representada por el trmino , generalmente, en la mayora de los casos no se la toma en cuenta, porque su valor es muy pequeo: a no ser en casos especiales en que la velocidad es muy alta (y por consiguiente la friccin es alta tambin), o la carga total es muy pequea y el volumen de agua bombeado es muy grande. La carga a presin , est representada por la presin existente en la superficie del lquido y se expresa por la longitud de la columna de lquido, equivalente a la presin existente. Si la presin dentro del tanque se eleva hasta un punto fijo mximo, dicha presin ser la que se usar para encontrar la carga a presin mxima contra la cual deber operar la bomba. Esta carga a presin en pies o metros, deber aadirse a la carga esttica, la carga debida a la friccin y la carga a velocidad, para determinar la carga dinmica total o carga total contra la que trabajar la bomba.

TiposEstas se pueden clasificar en dos grandes tipos:Bombas de desplazamiento positivo, poseen un contorno mvil, al cambiar el volumen de ste, el fluido es obligado a pasar por la mquina hidrulica. Existen dos tipos: Recprocas y Rotatorias. Bomba recproca de diafragma Bomba rotatoria

Bombas dinmicas o de intercambio de cantidad de movimiento, que aaden al fluido cantidad de movimiento por medio de labes mviles que giran, y estn en contacto directo con el fluido. Se pueden clasificar en: Giratorias (centrfugas) y de Diseo especial.

Bomba Giratoria (Centrfuga)

TURBINAS

DefinicinLas turbinas son dispositivos que convierten energa hidrulica en energa mecnica. Cuando un fluido en movimiento atraviesa una turbina, la presin en dicho flujo decrece o disminuye.

Turbina Pelton de la central hidroelctrica de Walchensee en Alemania

Conceptos de cabezas

Cabeza bruta . Es la diferencia de nivel existente entre la superficie del agua en el embalse y la cota de descarga en la turbina. Cabeza mxima . Es la cabeza bruta que se obtiene al operar la planta con una turbina al 5% de su capacidad nominal y con la cota del embalse a nivel del vertedero. Bajo esta condicin, las prdidas hidrulicas son despreciables y pueden no tenerse en cuenta. Cabeza mnima . Es la cabeza neta que se obtiene al operar la planta con todas las turbinas a plena carga y con la cota del embalse a un nivel mnimo de operacin. Bajo esta condicin, las prdidas hidrulicas son mximas. Cabeza neta . Tambin llamada cabeza efectiva, se define como la diferencia entre la cabeza bruta y las prdidas totales por friccin y prdidas en accesorios en el sistema de conduccin. En el clculo de sta no se incluyen las prdidas propias de la turbina. La cabeza neta es la cabeza disponible para realizar el trabajo sobre la turbina.Cabeza nominal . Es la cabeza neta a plena apertura de la turbina que entrega la capacidad nominal del generador. Generalmente se encuentra en la placa de la turbina.

Tipos

Turbinas de impulso, un chorro libre choca con un elemento giratorio de la mquina, la que est bajo la accin de la presin atmosfrica.

Turbina Pelton

Turbinas de reaccin, el escurrimiento se efecta bajo presin.Independiente del tipo de turbina, el funcionamiento de ellas depende de un cambio de velocidad en el agua, para que ejerza una fuerza dinmica sobre el elemento rotatorio impulsor o rodete mvil.

APLICACIONES DE LA ECUACIN DE LA ENERGA

EJERCICIOS

1) A travs del motor de fluido de la figura circula agua a 10C a razn de 115 L/min. La presin en A es de 700 kPa y en B es de 125 kPa. Se estima que debido a la friccin en la tubera existe una prdida de energa de 4.0 m en el agua que fluye. Calcular: (a) La potencia que el agua trasmite al motor.(b) Si la eficiencia mecnica del motor es de 85%, calcule la potencia de salida.

2) Se construye una cabaa en una colina y se propone el sistema hidrulico mostrado en la figura. El tanque de distribucin de la cabaa mantiene una presin de 30.0 psig sobre el agua. En la tubera hay una prdida de 15.5 pie. Calcule los caballos de fuerza que la bomba transmite al agua cuando impulsa 40 gal/min.

3)Calcule la potencia que transmite el aceite al motor de fluido de la figura, si el flujo volumtrico es de 0.25 m3/s. En el sistema hay una prdida de energa de 1.4 m. Si el motor tiene una eficiencia de 75%, calcule la potencia de salida.

4)Una bomba sumergible de pozo profundo enva 745 gal/h de agua cuando opera en el sistema de la figura, si existe una prdida de energa de 10.5 pie, calcular: a)La potencia que la bomba transmite al agua. b)Si la bomba consume 1 hp, calcule su eficiencia.

5)En una prueba de bombeo, la presin de succin en la entrada de la bomba es de 30 kPa por debajo de la presin atmosfrica. La presin de descarga en un punto que est 750 mm por arriba de la entrada es de 520 kPa. Ambas tuberas tienen 75 mm de dimetro. Si el flujo volumtrico del agua es de 75 L/min, calcule la potencia que la bomba transmite al agua. Ignore las prdidas de energa.