Hidrulica Bsica Objetivo: Definir e Ilustrar los Conceptos de:Presion de Vapor CavitacinNPSH (Requerido & Disponible)Presion & Velocidad (Bernoulli) Carga RadialAcumulacin de Calor & Flujo Estable MnimoRPM vs. DesgasteDuracin: 30-40 MinutosNOTE: Su Participacin es de Crucial Importancia.

PRESIN = Fuerza / reaEs el Peso de la columna de liquido por unidad de rea .Ejemplos:100 ft de agua = 43 Libras por Pulgada2 (PSI)Columna de aire desde el nivel del mar a la estratosfera es igual a 14.696 libras por Pulgada2 (PSI)1 PSI = 2.31 Pies de AguaPresion Absoluta = Presion de manmetro +14.696 14.696 = Una atmsfera

DefinicionesPresion = Peso del Liquido (Tambin Cabeza Estatica)Cabeza Esttica en PIES =( PSI x 2.31) dividido por la densidad del liquido

DefinicionesPresion (Esttica) Presion Atmosferica en la superficie del liquido + Peso de la columna de agua ( La cual llamaremos presion de cabeza o Cabeza Estatica)

DefinicionesCabeza esttica Total = Cabeza Esttica de descarga + Altura de SuccinO = Cabeza esttica Total = Cabeza Esttica de descarga + Cabeza de Succin

Caudal & Presion Diferencia en bombas centrifugas y de Desplazamiento Positivo (DP).

Bombas DP El Caudal es funcin de el volumen del capsulismo y la cantidad que este viaja de succin a descarga (RPM)

Bombas DP La presion es funcin de la friccion del sistema cualquiera ella fuese. Por ejemplo: Si cerramos una vlvula la presion sigue aumentando por que el liquido no deja de llegar al sistema de descarga

En CentrifugasEl Caudal es funcin de que tan rpido sale el volumen del capsulismo el cual depende de la velocidad pero tambin de la resistencia que tiene que vencer.

En CentrifugasPresion depende de la velocidad que pueda impartir el impulsor para que el liquido alcance una altura "H"= Cabeza

Recordando Fsica - Objetos en Cada Libre (1)"H"=V2/2g g=32 ft/SecV=Dist./t =DpRPM (Pul-Min)=DpRPM ( Ft/Seg) 720 (2)V=(DxRPM)/229

Remplazando (2) en (1) H=(DxRPM)2 3'377,200

Formulas Bsicas Potencia Hidrulica = Caudal (GPM)xCET(ft)x Densidad = GPM x PSI 3960 1714

Potencia Absorbida = Caudal (GPM)xCET(ft)x Densidad = GPM x PSI 3960 x Eficiencia . 1714xEffcy

Cabeza en Pies de Agua = Libras por Pulgada Cuadrada (PSI) x 2.31 KW = HPx.746

Costo de Energas GPMx CETx Densidad x 0.746x $ por KW x # Horas 3960 x eficiencia de la Bomba

CET=Cabeza Esttica Total H Mx..=(D"xRPM)2 3'356,224

Presion d vapor (PV) La presion absoluta que trasforma al liquido en vapor a una temperatura.PV de agua PURA a 100C = 14.696 PSI(al nivel del mar) Presion Atmosfrica = 33.95 pies de agua

P.V. Varia con..El Liquido, Su Temperatura, La Altura & Los gases Disueltos. La P.V de Soluciones > Liquido Original tambin con diferente temperatura de ebullicinEjemplos: A presion atmosfrica y una temperatura especifica los aceites lubricantes disuelven hasta un 10% de aire por volumen mientras que la gasolina puede disolver hasta un 20%.

CAVITACION Cuando el liquido entra en ebullicin en la linea de succin o el impulsor de la bomba.Sucede cuando la:Presion del Liquido < Presion de Vapor Entonces empiezan a existir burbujas

NPSHPresion Neta Positiva de Succin (NPSH)Es el nivel de energa del liquido expresada en altura equivalente de columna de agua. El Instituto Hidrulico lo define como la energa requerida por la bomba para perdidas superiores al 3% (5% en bombas de DP) de capacidad inherentes a vaporizacin en el ojo del impulsor. Se Define como:"Disponible (NPSHD) en un sistema & Requerido (NPSHR) por la bomba

EFECTOS DE LA CAVITACIONCuando la presion del liquido aumenta las burbujas implotan causando daos a:La Estructura del Material, (visible como porosidad en las carcazas e impulsores)Hay Perdida de Capacidad.Como las burbujas NO son simtricas causan Vibraciones que van en detrimento de la vida de los rodamientos, y sellos mecanicosEN BOMBAS CENTRIFUGAS

EABCDTURBULENCIA, FRICCION, PERIDAS DE ENTRADAEN LA PUNTA DE LOS ALAVES AUMENTO DE PRESION DEL IMPULSOR Y CARCAZAABCDEPerdidas de entradaFRICCIONINCREASING PRESSUREPunto de presiones bajas donde empieza la vaporizacinPUNTOS A LO LARGO DEL CAMINO DEL LIQUIDOPresiones relativas dentro de la bombaEl NPSHr se refiere siempre a la cada de presion del liquido viajando dentro de la bomba y relativo al centro del impulsor. Su causa principal es FRICCION Y TURBULENCIAPRESIONES RELATIVAS EN LA SUCCION

When happen at the tip is discharge re-circulation effect. Cavitation in the same shape & form but happen near the eye of the impellerCuando sucede en la punta del impulsor la causa es Recirculacin en la descarga. La Cavitacin es de la misma forma pero sucede cerca al ojo del impulsor

EFECTOS DE LA CAVITACIONComo las velocidades de rotacin son menores las implosiones causan:Daos menores a la Estructura del Material, Perdida de Capacidad.Por lo general el flujo a los sellos es inducido y las burbujas van en detrimento de la vida de los sellos mecanicosEN BOMBAS DE D.P.

En general se usa la velocidad de cabeza (hv) conjuntamente con las constantes de friccion K (Coeficiente de resistencia) para los clculos de perdidas de friccion (hf). hf=K (hv)El Principio de BernoulliO de Conservacin de energa, establece que friccin y velocidad de cabeza son elementos intercambiables en un sistema de lquidos incomprensibles (mas calor generado).p1/g + (hv at 1) + Z1 = p2/g + (hv at 2) + Z2 Donde p = presion g = Gravedad Especifica & Z= Altura de columnaTambin se puede expresar como Diff. P + Diff.V + Diff. Z=0

Bernoulli

NPSHA= ha - Hpv (+/-) hst -hfs Dondeha Presion Absoluta en la superficie del liquidoHpv Presion de Vap (pies) a la temp.de bombeo(+/-) hst Col. Estatica ft sobre (+) / debajo (-) (imp.)hfs La suma de todas la friccion en la linea de succin (pies)

Bomba 3x2-6 a 3600 rpmTpica Curva de Centrifuga

Leyes de Afinidad Para puntos cerca al MPE y Visc y densidad = agua Para variaciones menores del dimetro del impulsorD1 = Caudal 1 = Cabeza11/2 D2 Caudal2 Cabeza 2 1/2Para Variaciones de velocidad (Dimetro Constante)RPM1 = Caudal1 = Cabeza 1 1/2RPM2 Caudal2 Cabeza 2 1/2&BHP1 = RPM13BHP2 RPM23.

Cambios en velocidad y tamao general tringulos de velocidad similares.Las Ecuaciones muestran que los Caudales varan linealmente con las RPMEl Caudal es proporcional a las RPM y el cubo del dimetroLa Cabeza (Presion) es proporcional al cuadrado del Dimetro ( a velocidad constante) y al cuadrado de las RPM ( a dimetro constante)La Potencia es proporcional a la densidad y al cubo de las RPM.Para puntos cercanos al MPE (mejor punto de eficiencia) y viscosidades y densidad cercanas al agua

Bomba GX3 con liquido de 3000 SSU a 40PSI y 348 RPMTpica Curva de Bomba de D.P.

Caudal es proporcional a VelocidadLa Presion no es dependiente del Caudal. BHP varia linealmente con Velocidad, & ViscoNPSHr varia linealmente con la relacin Volumen-Holguras del capsulismo, la Visc RPM

Vel. De la punta del Impulsor=V=(rpm x D)/229 D=Iametro Impulsor & V=Velociad en la periferia del Imp. En Ft x SecEl factor clave de consideracin es RPM & Dimetro NO su velocidad en la puntaEjemplo: En una bombasVelocidad en la MAGNUM RPM RPMPunta del impulsor3x2-13 (6"dia)3400 89 ft/sec3x2-13 (10"dia)1740 80 ft/sec3x2-13 (13"dia)1400 80 ft/sec250gpm a 110 TDH. Todas corriendo de 1400 a 3400 RPMs con un avariacion maxima de velocidad en la punta del impulsor del 11% (89-80). Se puede consluir que: El Cociente Vida -&- Velocidad (SLF)= (RPM2/RPM1)2.5Dia Impulsor6"1 periodo de tiempo105.3 veces mas que la 10x8-1413"9 veces mas que el de 6" & 1.7 veces mas que la de 10"Porque:Las velocidades bajas tienen mucha mas rea de desgaste sin que sufra la integridad geomtrica del impulsor.Las velocidades de entrada del flujo son muy inferiores en las bombas de impulsor grandeLa bomba de impulsor de 6" tiene velocidades de entrada al impulsor 60% mayores que la de impulsor de 13"La cantidad de desgaste en proporcin al rea total hace que una pulgada de desgaste (asumiendo un buje de 4 pulgada) represente el 50% del rea total de la de 6" mientras que 30% de la de 10" y solo 22% de el de 13"Desgaste & Vida til en Servicios Abrasivos

VelocidadCoeficiente de friccion. (Dureza de partcula, concentracin) Presion del contactoDesgaste en bombas de D.P.

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