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Mecánica de fluidos
Autores:
I. Martin; R. Salcedo
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License. To view a copy of this license, visit http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/ or send a
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CARGAS EN EL SISTEMA
Carga de aspiración
Carga de impulsión

V1=0 P1=0 V2=0 P2=0
h
V4=V3
P4 > P3
h4 = hi
h3 = ha
h1
z1
V2
3/2g
P4/gr
V2
4/2g
z2
z3=z4=0
L (m)
H (m)
P3/gr
h2
a
F
g
i
F
g
1 3 4 2
h4 > h2

1
3 4
2
V1=0 P1=1 atm V2=0 P2=1 atm
h4 = hi
h3 = ha
h1
V2
3/2g
V2
4/2g
P4/gr
z2
z1<z3=z4<z2
L (m)
H (m)
P3/gr
h2
1 3 4 2
z1
Patm/gr Patm/gr
z3
z4

1
3 4
2
V1=0 P1=1 atm V2=0 P2=1 atm
z1<z3=z4<z2
L (m)
H (m)
h3 = ha
h1
V2
3/2g
P3/gr
1 3
z1
Patm/gr
z3
h1>h3
V3>V1 z3 > z1
P3 < P1=Patm

1
3 4
2
V1=0 P1=1 atm V2=0 P2=1 atm
z1<z3=z4<z2
L (m)
H (m)
P3
1 3
Patm
P3 < P1=Patm
CAVITACIÓN

NPSHdisp / NPSHreq
v
a
P
NPSH h
g
r
 
1
3 4
2
ha
Disponible
Requerido
>0 z=0
NPSHd> NPSHr

RENDIMIENTO
POTENCIA
SUMINISTRADA
AL FLUIDO
t
P =W(J/kg) m(kg/s)=gH Q
r

r
P

POTENCIA
CONSUMIDA
POR BOMBA
=???

RENDIMIENTO
R
E
D
E
L
E
C
T
R
I
C
A
motor bomba fluido
ENERGÍA ENERGÍA ENERGÍA
helect
hbomba
htotal
hmec hhid
x
x

RENDIMIENTO
POTENCIA
SUMINISTRADA
AL FLUIDO
t
P =W(J/kg) m(kg/s)=gH Q
r

t
r
tot tot
P gH Q
P = =
r
h h
POTENCIA
CONSUMIDA
POR BOMBA

Formas de
impulsión
Máquinas para
impulsión
DESPLAZAMIENTO VOLUMÉTRICO DEL FLUIDO
IMPULSIÓN MECÁNICA, FUERZA CENTRÍFUGA
TRANSPORTE CANTIDAD DE MOVIMIENTO (FLUIDO
SECUNDARIO)
ACCIÓN CAMPO MAGNÉTICO
GASES
LÍQUIDOS BOMBAS
VENTILADORES
SOPLANTES
COMPRESORES

BOMBAS
Alternativas
DESPLAZAMIENTO
POSITIVO
TURBOBOMBAS
Rotatorias
Pistón
Diafragma
Ruedas dentadas
Lóbulos
Ruedas excéntricas
Paletas
Centrífugas
Axiales
Peristálticas
Helicocentrífugas
Tornillo
Hélice salomónica

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
Bombas alternativas : pistón
- Cilindro movido por una biela.
- El líquido es comprimido dentro de la cámara.
Válvula
admisión
Válvula
descarga

admisión

descarga

descarga descarga
carga
caudal

ÉMBOLOS DE ACCIÓN DOBLE

Carrera
completa
caudal
Carrera
completa
Carrera
completa
descarga descarga
carga
caudal

2 cilindros acción doble
Carrera
completa
caudal
Carrera
completa
Carrera
completa
Carrera
completa
caudal
Carrera
completa
Carrera
completa

Carrera
completa
caudal
Carrera
completa
Carrera
completa

-Caudales constantes en
periodos largos
-Presiones elevadas a la
salida
-Impulsión de líquidos muy
viscosos
-Rendimiento volumétrico
superior al 90%
-No bombean líquidos con
sólidos abrasivos
-Tamaño grande
-Elevado coste inicial y de
mantenimiento
VENTAJAS DESVENTAJAS

Bombas alternativas : diafragma
MEMBRANA FLEXIBLE

-Fácil evitar fugas
-Impulsión de líquidos
tóxicos o peligrosos,
corrosivos y con sólidos
abrasivos
-Vida corta del diafragma y
riesgo de rotura.
-Costes de mantenimiento
elevados
VENTAJAS DESVENTAJAS

Bombas rotatorias
De ruedas
dentadas

Bombas rotatorias
De lóbulos

Bombas rotatorias
De ruedas excéntricas

Bombas rotatorias
De paletas

Bombas rotatorias
De tornillo
circulación
en dirección axial
Se utilizan para líquidos
viscosos

Bombas rotatorias
De hélice salomónica
El eje además de girar describe trayectoria
circular dentro de la cavidad

Bombas rotatorias
Peristáltica

TURBOBOMBAS
Bomba axial
Bomba
centrífuga

TURBOBOMBAS
Centrífuga de
voluta
Centrífuga de
difusor

TURBOBOMBAS
Tipos de rodetes
Abierto Semiabierto Cerrado

TURBOBOMBAS
Tipos de aspiración
Aspiración
sencilla
Aspiración
doble

-Construcción sencilla. Bajo coste inicial y
mantenimiento
-Sin válvulas en el cuerpo de bomba
-Acoplamiento a motor eléctrico o fabricación conjunta
de ambos
-A mayor velocidad de giro, menor tamaño
-Funcionamiento muy estable. Puede trabajar con la
salida cerrada
- Pueden manejar líquidos con sólidos en suspensión
VENTAJAS
TURBOBOMBAS

-No proporcionan P elevadas. Bombas de múltiples
etapas. Más costosas
-Sólo operan con alto rendimiento en un pequeño
intervalo de condiciones (caudal-presión)
-Válvulas de retención en línea de aspiración para que
líquido no vuelva al depósito al detener la bomba
-Bajo rendimiento con líquidos muy viscosos
DESVENTAJAS
TURBOBOMBAS




ut
uv
u
r1
r2
dr
b
TURBOBOMBAS
r2
r1

Alturas teóricas y reales proporcionadas
por bomba centrífuga
TURBOBOMBAS
= a-bQ
t,∞
H
 
t
H = a-bQ

2
r
H = A-BQ-CQ
Q
H
a
a
A
Hmax Q=0

Altura proporcionada por bomba centrífuga
TURBOBOMBAS
2
r
H = A-BQ-CQ
Q
H
Curva característica de
la bomba centrífuga

Curvas características de una bomba centrífuga
TURBOBOMBAS
CARGA TOTAL
RENDIMIENTO
POTENCIA AL FRENO
Qro
hmax

Zonas de distribución de la potencia en una bomba centrífuga
TURBOBOMBAS
Potencia absorbida por el fluido
Qro

Zonas de distribución de la potencia en una bomba centrífuga
TURBOBOMBAS
Potencia absorbida por el fluido
Pérdidas

Patm
z1
Patm
z2
TURBOBOMBAS
1
2

Altura proporcionada por bomba centrífuga
TURBOBOMBAS
Q
H
CURVA BOMBA
CURVA SISTEMA
PUNTO OPERACIÓN
Q
H

Asociación bombas centrífugas en serie
TURBOBOMBAS
Q
H
bomba
sistema
Asociación
bombas serie
Q
H

Asociación bombas centrífugas en paralelo
TURBOBOMBAS
Q
H
Bomba 1
sistema
Asociación
bombas paralelo
Bomba 2
Q1 Q2 Q=Q1+Q2
H

Asociación bombas centrífugas
TURBOBOMBAS
Calcular Q que impulsa cada bomba,
Q del conjunto y potencia
a) con las bombas asociadas en serie
b) con las bombas asociadas en
paralelo
H(m) Q(m³/s)
Curvas características:
H1=69-135Q- 4000Q²
H2=54-71Q- 4285Q²

Semejanza bombas centrífugas
Criterios de
semejanza
Bombas idénticas girando
a distintas velocidades
Bombas idénticas girando
a la misma velocidad
donde el rodete se ha
rebajado ligeramente
2
2
2 2 2
2
2 2 2
r u r
Q
Q' r' u' r' '

 

  
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
'
r
'
r
'
r
'
u
'
r
u
'
H
H









4
3
'
H
'
Q
QH
'
P
P




TURBOBOMBAS
2
2
2 sen
bu
r
2
Q 


2
2
2
,
t cos
r
u
g
H 



P Q g H
r


Bombas idénticas girando a distintas velocidades
Q
Q
H
H
P
P
2
2
3
3
' '
' '
' '
 
 
 
 
 
 
 
 
 









H´= A+BQ’ +CQ’2
H= 2A + BQ+CQ2
h/h’ = 1
h’ = DQ’ +EQ’2
h = DQ/  +EQ2/2
Bomba semejante
Bomba semejante
 = 1
TURBOBOMBAS

TURBOBOMBAS
SISTEMA
Q
H
Q2
H2
Q1
H1
Q3
H3
1
2
3 1< 2< 3

TURBOBOMBAS
Superficies de
isorrendimiento

Bombas idénticas girando a la misma velocidad
donde el rodete se ha rebajado ligeramente
Q r
Q r
H r
H r
P r
P r
2
2
2
2
4
4
' '
' '
' '
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 



H´= A+BQ’ +CQ’2
H= 2A + BQ+C(Q/2
h/h’ = 1
h’ = DQ’ +EQ’2
h = DQ/2 +EQ2/4
Bomba semejante
Bomba semejante
 = 1
TURBOBOMBAS

TURBOBOMBAS
SISTEMA
Q
H
Q2
H2
Q1
H1
Q3
H3
d1
d2
d3 d1< d2< d3

Cebado bombas centrífugas
TURBOBOMBAS
No inician
succión líquido
por sí mismas
altura de salida fija
Potencia de salida
depende de densidad

Bombas monta-ácidos
BOMBAS ESPECIALES

Bombas mamut
BOMBAS ESPECIALES
aire
Aire + líquido

Bombas de chorro o sifón
(eyectores)
BOMBAS ESPECIALES
Mezcla fluidos

Bombas de electromagnéticas
BOMBAS ESPECIALES

CRITERIOS SELECCIÓN BOMBA
Bombas centrífugas
Bombas desplazamiento positivo

Bombas alternativas:
1. Émbolo
2. Émbolo varios cilindros
3. Diafragma
Bombas rotatorias:
4. Ruedas dentadas
5. Tornillo
Bombas centrífugas:
6. Aspiración sencilla
7. Aspiración sencilla y
múltiples etapas
8. Aspiración doble y
múltiples etapas

Bombas alternativas:
1. Émbolo
2. Émbolo varios cilindros
3. Diafragma
Bombas rotatorias:
4. Ruedas dentadas
5. Tornillo
Bombas centrífugas:
6. Aspiración sencilla
7. Aspiración sencilla y
múltiples etapas
8. Aspiración doble y
múltiples etapas
Q>1 m3/h
P<104 kPa
Q>100 m3/h
P<104 kPa

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