UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA - FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

MÁQUINAS HIDRÁULICAS Septiembre de 2013

Fuente: MATAIX, Claudio. Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas. 2 ed. México: Harla, 1982. 660 p.

POTENCIAS

Potencia de Accionamiento (Pa): La potencia de accionamiento = Potencia absorbida = Potencia al freno = Potencia en el eje. Tiene la siguiente expresión

Con T [N-m]

[rad/s] ó n [rpm] Esta expresión es muy útil para el caso de ensayo de bombas en bancos de pruebas. El torque “T” se mide con un torsiómetro o midiendo el para de reacción con un motor de accionamiento basculante. La potencia de accionamiento se expresa en BHP en el sistema inglés B: Brake (freno). (Relacionado con el dispositivo Freno Prony) HP: Horse Power Si se trata de un motor eléctrico, la potencia de accionamiento es la potencia absorbida de la red por la eficiencia del motor eléctrico.

Pa = Peléctricamotor.

En el caso de un motor monofásico, se tiene: Peléctrica [W] = VIcos, (cos = factor de potencia) Para un motor trifásico, la potencia eléctrica se calcula así:

1000

xcosxIxVx3]kW[P motor

elec

Tanto el factor de potencia como la eficiencia de los motores eléctricos dependen de la carga. El porcentaje de carga se puede estimar con el valor del amperaje consumido y el valor del amperaje de placa del motor. Los valores del factor de potencia y de la eficiencia de motores eléctricos, pueden consultarse en la literatura técnica (libros o catálogos de fabricantes de motores). La tabla que se muestra a continuación es un ejemplo de cómo un fabricante suministra la información técnica de sus motores.

Motor trifásico. Weg. Motores eléctricos de baja tensión. 60 Hz

Como se puede apreciar en la tabla, para un motor que tiene una potencia de 3 kW ó 4 HP a 3600 rpm, con un voltaje de 220 V, el rendimiento tiene los siguientes valores 82.9, 84.5 83.9 y el factor de potencia, 0.65, 0.76 y 0.82 para porcentajes de carga de 50, 75 y 100% respectivamente. El porcentaje de carga se puede calcular con base en el “amperaje real” y el “amperaje de placa del motor” ; %carga =Ireal/Iplaca*100

Potencia interna (Pi) : Es la potencia suministrada al rodete. Pi = Pa - Pérdidas de potencia mecánicas

La potencia interna, Pi, se puede expresar en función de las pérdidas hidráulicas y volumétricas. Si se tiene en cuenta que el rodete entrega al fluido una energía específica equivalente a una altura Hu = H + Hr-int

y esta altura la entrega al caudal bombeado por el rodete, que es Q+ qe + qi , donde qe y qi son las pérdidas volumétricas externas e internas respectivamente. Se tiene que : ( ) ( ) ( )

Potencia útil (P): Incremento de potencia que experimenta el fluido en la bomba. Es la potencia de accionamiento descontando todas las pérdidas de la bomba o equivalentemente la potencia interna descontando todas y sólo las pérdidas hidráulicas y volumétricas.

Así:

En otras palabras, la potencia útil será la invertida en impulsar el caudal útil (Q) a la altura útil (H).

: Peso específico del líquido bombeado Q: Caudal útil H: Cabeza útil

Las siguiente son expresiones alternas de la potencia comunicada al fluido FHP : Fluid Horsepower F: Fluid WHP W: Water Usualmente las bombas se prueban con agua.

RENDIMIENTOS

Rendimiento hidráulico:

Según Walter K. Jekat

1 el rendimiento hidráulico oscila de 0.7 a 0.92 (según el tipo de bomba)

1 KARASSIK, Igor et al. Manual de Bombas. Colombia : McGraw-Hill, 1983. 1176 p.

Rendimiento volumétrico: Tiene en cuenta todas y sólo las pérdidas volumétricas, y su valor es

Según Nekrasov

2, el rendimiento volumétrico puede variar de 0.75 a 0.97 de acuerdo al tipo de bomba.

Según Walter K. Jekat, el rendimiento volumétrico oscila entre 0.85 a 0.99 de acuerdo al tipo de bomba

Rendimiento interno, Tiene en cuenta todas y sólo las pérdidas internas, o sea las pérdidas hidráulicas y volumétricas

( )

Rendimiento mecánico: Tiene en cuenta todas y sólo las pérdidas mecánicas

Rendimiento total: Tiene en cuenta todas las pérdidas en la bomba

Relación entre los rendimientos

Por tanto

En los catálogos de bombas, los fabricantes suministran la eficiencia total y la potencia de accionamiento.

2 NEKRASOV, Boris. Hydraulics for Aeronautical Engineers. Rusia : Peace Publishers.