1er preparatorio

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primer preparatorio de laboratorio de turbomaquinas

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1er preparatorio

  1. 1. Página 1 de 6 Escuela Politécnica Nacional Facultad de Ingeniería Mecánica Laboratorio de Mecánica de Fluidos y Turbomáquinas Tema: Preparatorio de la práctica “Bomba Centrífuga” Integrantes: Julio Campoverde PREGUNTAS: 1. ¿Cómo varía la curva característica de la bomba centrífuga con el diámetro del rotor? Figura. Curva característica de la bomba centrífuga con el diámetro del roto Tenemos que tener en cuenta que esta curva así obtenida es sólo para un determinado diámetro de impulsor, si usamos un diámetro distinto, la curva obtenida será distinta. Normalmente, en una misma bomba podemos usar distintos diámetros de rodete, así, el fabricante debería suministrar junto con la bomba, no una curva, sino una familia de curvas en función de los diámetros D diferentes de impulsor a utilizar. 2. Explique la ecuación de Euler Se denomina ecuación de Euler a la ecuación fundamental que describe el comportamiento de una turbomáquina bajo la aproximación de flujo unidimensional. Donde:
  2. 2. Página 2 de 6  es la potencia trasegada por la máquina. Esta es obtenida () para una turbina y cedida () para una bomba.  es el caudal másico que atraviesa la máquina.  c es la velocidad absoluta del fluido. El subíndice u indica que se considera solo la velocidad tangencial. Los subíndices 1 y 2 indican entrada y salida respectivamente.  u es la velocidad del rodete. Se ve que 3. ¿Qué ventaja presenta la bomba centrífuga sobre las volumétricas?  Caudales altos  Coste bajo  Flujo no pulsante  Regulación sencilla  No tienen órganos articulados y los mecanismos de acoplamiento son muy sencillos. 4. ¿Por qué es tan importante el NPSH? El NPSH requerido es función del rodete, su valor, determinado experimentalmente, es proporcionado por el fabricante de la bomba. El NPSH requerido corresponde a la carga mínima que necesita la bomba para mantener un funcionamiento estable. Se basa en una elevación de referencia, generalmente considerada como el eje del rodete. 5. ¿Cómo evita la cavitación en una bomba? ¿Cuál es la parte del rodete de la bomba más propensa a cavitación y por qué? En general, la cavitación indica un NPSH disponible insuficiente. Pérdidas de carga excesivas en la aspiración, junto con una reducida altura estática y alta temperatura, contribuyen a este fenómeno. Por tanto, podemos atacar varios factores a la hora de evitar la aparición de este fenómeno como puede ser reducir las pérdidas de carga en la aspiración, tratar de presurizar el tanque de aspiración, aumentar el nivel del mismo, reducir la altura de aspiración cuando ésta sea negativa, variar en la medida de lo posible la temperatura del líquido bombeado e incluso instalar una pequeña recirculación desde la tubería de impulsión hasta un punto justo a la entrada de la bomba. Si, por el contrario, no existe forma de modificar el sistema puede llegar a ser preciso modificar las condiciones, de forma que pueda utilizarse una bomba distinta con un NPSH requerido más bajo. Las bombas mayores pueden precisar el uso de una bomba booster auxiliar, para añadir altura de presión a la NPSH disponible. Si no se ha producido ningún cambio en la operación, y la bomba sigue cavitando se seguirán formando burbujas nuevas y las viejas seguirán creciendo en tamaño. Las burbujas, que han sido creadas mayoritariamente en el ojo del rodete y en la cara posterior de los álabes como se tiene en la figura 4, comienzan a juntarse y a crecer a través del rodete. Luego de esto comienzan a viajar a zonas de más
  3. 3. Página 3 de 6 alta presión, que son las partes más lejanas radialmente del ojo del rodete, como se aprecia en la figura 10, que aunque esta bomba tiene un inductor, nos sirve para visualizar que la presión va a aumentando a medida que el fluido se aleja del centro del rodete. Una vez que las burbujas alcanzan zonas de alta presión se produce que llegan a un punto donde la presión exterior es mayor que la presión dentro de las burbujas, por lo tanto, estas son aplastadas por el líquido e implosionan, de esta manera, muchas burbujas comienzan a colapsar de manera asimétrica en los álabes. Al colapsar, el líquido alrededor de la burbuja tiende a ocupar el volumen del vapor rápidamente alcanzando grandes velocidades, estas gotas aceleradas chocarán con gran fuerza sobre la superficie del rodete si las burbujas se crearon sobre éste, como se ilustra en la figura 11. En conclusión, podemos decir que la cavitación es una condición anormal de una bomba centrífuga y que implica todo el proceso desde que se forman las burbujas hasta que implosionan en el rodete. Se debe aclarar que el golpeteo continuo de muchas burbujas sobre el rodete produce un desgaste de la bomba, es por ello que se debe tratar de evitar la cavitación, otras razones por las cuales debe evitarse la cavitación. 6. ¿Cómo evitar los golpes de ariete? Para evitar este efecto, existen diversos sistemas: Para evitar los golpes de ariete causados por el cierre de válvulas, hay que estrangular gradualmente la corriente de fluido, es decir, cortándola con lentitud utilizando para ello, por ejemplo, válvulas de asiento. Cuanto más larga es la tubería, tanto más tiempo deberá durar el cierre.
  4. 4. Página 4 de 6 Sin embargo, cuando la interrupción del flujo se debe a causas incontrolables como, por ejemplo, la parada brusca de una bomba eléctrica, se utilizan tanques neumáticos con cámara de aire comprimido, torres piezométricas o válvulas de muelle que puedan absorber la onda de presión, mediante un dispositivo elástico. Otro método es la colocación de ventosas de aireación, preferiblemente trifuncionales (estos dispositivos son para disminuir otro efecto que se producen en las redes de agua o de algún otro fluido parecido al desalojarlo del sistema mas no es propio del fenómeno del golpe de ariete).  función: introducir aire cuando en la tubería se extraiga el fluido, para evitar que se generen vacíos;  función: extracción de grandes bolsas de aire que se generen, para evitar que una columna de aire empujada por el fluido acabe reventando codos o, como es más habitual en las crestas de las redes donde acostumbran a acumularse las bolsas de aire;  función: extracción de pequeñas bolsas de aire, debido a que el sistema de las mismas ventosas por lado tienen un sistema que permite la extracción de grandes cantidades y otra vía para las pequeñas bolsas que se puedan alojar en la misma ventosa. Otro caso común de variación brusca de la velocidad del flujo en la tubería se da en las centrales hidroeléctricas, cuando se produce una caída parcial o total de la demanda. En estos casos tratándose de volúmenes importantes de fluido que deben ser absorbidos, se utilizan en la mayoría de los casos torres piezométricas, o chimeneas de equilibrio que se conectan con la presión atmosférica, o válvulas de seguridad. 7. Mencione 3 formas de controlar el caudal de una bomba. Descríbalas.  Modificación de la curva del sistema sobre el que trabaja la bomba Éste es el método más utilizado, se trata en esencia de regular el flujo mediante la actuación de una o más válvulas, de tal forma que se modifique la curva de comportamiento del sistema de conducción.  Modificación de la curva de la bomba Otra alternativa de control, consiste en variar la curva “Carga-Capacidad”, de la bomba. Esto se logra, variando la velocidad de operación de la bomba.  Modificación simultánea de las curvas del sistema y la bomba Uno de las casos más frecuentes es aquel en donde por requerimientos del proceso, la curva “Carga-Capacidad” del sistema varía, debido a que en el sistema existen varios usuarios y cada uno de ellos demanda más o menos gasto como función de sus propias necesidades. Esto, visto desde la bomba, representa variaciones en la curva del sistema, por lo que continuamente varía el gasto y la carga. En sistema de control que garantice el mismo gasto a los usuarios a pesar de que algún otro usuario haya cambiado su régimen de demanda, lo encontramos en la variación de
  5. 5. Página 5 de 6 la curva de la bomba, simultáneamente con la variación de la curva del sistema, de manera tal que se mantenga la carga del sistema en cualquier condición de operación. 8. Describa qué es la colina de rendimientos Un conjunto de ensayos elementales caracterizados por un número distinto de revoluciones, consta de varias curvas H vs Q y de varias curvas ηtotal vs Q. Al conjunto de todas ellas se les llama curvas en concha o colinas de rendimiento. Fuentes de consulta: http://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_Euler_(turbom%C3%A1quinas) https://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/mgilarra/Fluid/Transparencias%20Bombas.pdf http://tarwi.lamolina.edu.pe/~dsa/TBombas.htm https://areamecanica.wordpress.com/2011/07/28/ingenieria-mecanica-la-cavitacion-en- bombas-centrifugas/ http://www2.udec.cl/~josefcastillo/cavitacion.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/Golpe_de_ariete http://watergymex.org/contenidos/rtecnicos/Curso%20basico%20de%20Variadores%20de%20Velocidad.pdf http://biblioteca.uns.edu.pe/saladocentes/archivoz/curzoz/bombas3_2009.pdf http://books.google.com.ec/books?id=194g9lx5vpcC&pg=PA501&lpg=PA501&dq=que+son+colinas+de+rendimiento+bombas&source=bl&ots=Gs6a4JN8- p&sig=9FrJHfeC27Z_t1m4Rmqcr2y5v6g&hl=es&sa=X&ei=trFsVMneN4KUNqnPgvAF&ved=0CBwQ6AEwAA#v=onepage&q=que%20son%20colinas%20de%20rendimiento%20bombas&f=false
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