Bombnas rotodiánimcas

TEMA 2: BOMBAS ROTODINMICAS Y VENTILADORES.

2.1 Introduccin y clasificacin.2.2 Bomba centrfuga: curva caracterstica ideal.2.3 Curvas caractersticas reales.2.4 Proporciones y factores de diseo.2.5 Cavitacin en bombas.2.6 Acoplamiento de bombas a la red.2.7 Ventiladores.

Mquinas fluidomecnicas3 Grado en ing. mecnica

Tema 2: Bombas rotodinmicas y ventiladores.

1

2.7 Ventiladores.2.8 Ejercicios de aplicacin.

En funcin del tipo de fluido:Bomba: eleva un lquido (incompresible, luego mquina hidrulica).Ventilador: eleva gas hasta 710-2 bar (casi incompresible, M.H.).Soplante: gas hasta 3 bar (compresible, luego mquina trmica).Compresores: gas por encima de 3 bar (compresible, M.T.)


2.1 Introduccin y clasificacin.


En funcin del principio de funcionamiento:Bombas de desplazamiento.

2

Bombas de desplazamiento.Bombas de intercambio de cantidad de movimiento o rotodinmicas.




En funcin de la direccin del flujo o velocidad especfica:

4/3*

2/1*

H

nQnq =

3

nq < 10 a 15 10 a 100 75 a 200 200 a 320nq ptimo 50 130 250

Bomba usada Centrfuga multicelular Centrfuga Helicocentrfuga Hlice




4

Rodete centrfugo

Bomba y rodete de hlice




5Bombas centrfugas multicelulares (bomba de pozo)


2.2 Bomba centrfuga: curva caracterstica ideal.


6

(hlice)as);(centrfug; 2222222

amrmram ccccccc ==+=Velocidad meridiana:

Altura manomtrica:m

es

es

Hpp

Hzp

g

vz

p

g

vH =

++

++=

2222




Caudal:111222 mm cbDkcbDkQ pipi ==

7

Tringulos de velocidades:




Ecuacin de Euler:

222, cos cuHgW tt ==

222222 cotcos gcucc ru ==

22 mr cc =

Q

8

22

2 bDk

Qcr pi

= De la ecuacin del caudal111222 mm cbDkcbDkQ pipi ==

=

22

2

22,

cot

bDk

gQuuHg t pi

QbDgk

gu

g

uH t

cot

22

22

2

2, pi

=

[ ]35,152

QnBnCH t 2

, +=




Relacin emprica de Pfleiderer:

=

++

=

2

2

1

2,

,

1

)1(2,11

1

r

rz

senH

H

t

zt

9


2.3 Curvas caractersticas reales.


QbDgk

gu

g

uH t

cot

22

22

2

2, pi

=

22

, )( tt QQKcQKrHH =

2.22 QaQbcQaQnBnCHcten ++ ++=

Curva caracterstica H-Q:

10

2QacH +=

= 0 2ii QacnH

( ) = 0 422 iiii QaQcQH




2 QeQd +=

( )( )

=

=

0

0

432

32

iiii

iiii

QeQdQ

QeQdQ

M

HQ

P

P==

11

MPe




Curvas caractersticas en rgimen variable:3

11

2

1111

;;

=

=

=

n

n

P

P

n

n

H

H

n

n

Q

Q

e

e

12


2.4 Proporciones y factores de diseo.


13


2.5 Cavitacin en bombas.


14

mnEE

rEMr

pp

g

vH

g

wNPSH

+=+=22

22

1

3/4

157

=

QnNPSH r

aEE

ra Hp

g

vH

p++=

22

0raa

SSEEd HH

pppp

g

vNPSH

=

+=

0

2

2

rd NPSHNPSH


2.6 Acoplamiento de bombas a la red.


Acoplamiento en paralelo:

Variar el caudal impulsado.

Elevar un gran caudal.

Tener una bomba de reserva.

2

Ecuaciones caractersticas para bombas iguales:

15

( )2

2

+=+=

n

QacHQacH

2

2

+

=+=

n

Qe

n

QdQeQd


2.6 Acoplamiento de bombas a la red.


Acoplamiento en serie:

Ganar presin en bombas de pozo.

Ecuaciones caractersticas para bombas iguales:

16

( ) ( )22 QacnHQacH +=+=22 QeQdQeQd +=+=


2.7 Ventiladores.


Mquina generadora (como las bombas), pero se habla de presiones en lugar de alturas.Ventiladores de baja presin (hasta 10 mbar).Ventiladores de media presin (entre 10 y 30 mbar).Ventiladores de alta presin (entre 30 y 70 mbar).

TRP

hgP

=

=

17

TRP G =


2.7 Ventiladores.


Efecto chimenea (conveccin natural):

g

vz

PHH

g

vz

P

g

vr

g 22

2

22

2

2

11

1 ++=+++

PPP''0

'

11 =+=

12 zzH c =

18

ca

ca

HgPPPPHgPPP

PPP

'

1

'

212

0

'

22

011

=

+=

+=

rc

g

ca

g

rc

g

v Hg

vvH

g

HgPPH

g

vvH

PPH +

++

=+

++

=

2

2

2

1

2

2

'

1

'

2

2

1

2

212

+

+

= 12

2

1

2

2

'

1

'

2

g

a

cr

g

V HHg

vvPPH

ga < Conveccin natural negativa (potencia mayor que sin chimenea).ga > Conveccin natural positiva (se reduce la potencia requerida por el ventilador).


2.8 Ejercicios de aplicacin.


1. Se desea elevar un caudal de 10 l/s a 100 m de altura, funcionando a 1500 rpm.a) Qu tipo de bomba se necesita?.b) Si quisiera usar una bomba centrfuga, a qu velocidad debiera girar?.c) A 50 Hz y 1500 rpm, cuntas etapas centrfugas necesito?.d) Se desea un rendimiento lmite superior al 90%, Cuntas etapas requiere?.e) Considerando el tamao de la bomba con 3 etapas, cul ser el rendimiento esperado?.f) Y para la bomba de 11 etapas?.

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f) Y para la bomba de 11 etapas?.2. El impulsor de una bomba centrfuga tiene por dimensiones: D1=200 mm, D2=500 mm,

b1=20 mm, b2=15 mm, 1=30 y 2=25. Se pone a girar a 1450 rpm, siendo el coeficiente reductor por labes k~0,95. Se pide:a) Relacin terica Ht,-Q, Hmax, Qmax, el punto de mxima potencia suministrada y nq.b) dem. si tiene slo seis labes.c) Si las prdidas por choques y rozamientos tienen por coeficientes kr=2 y kc=1, determinar la curva caracterstica real de la bomba anterior, Hmax y Qmax.d) Cunto valdrn Hmax y Qmax a 60 Hz?.




3. Un ventilador de flujo axial opera a 1200 rpm y tiene: un dimetro entre puntas de 1,1 m, un dimetro del ncleo del rodete de 0,8 m, 30 de ngulo de entrada, 60 de salida y 30 de desvo del ngulo absoluto de entrada.Determinar tringulos de velocidades, gasto volumtrico, momento torsor y potencia necesaria considerando el dimetro medio de los labes.

4. De la curva caracterstica H=H(Q) de una bomba se toman los siguientes puntos:Q [m3/h] 50 100 150 200 250 275 300

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Ajstese la expresin H=c+aQ2 por mnimos cuadrados.

Q [m3/h] 50 100 150 200 250 275 300H [m] 53 50 47 425 36 32 275




5. Las curvas caractersticas H=H(Q) y Pe=Pe(Q) de una bomba son:

a) Calcular y dibujar las curvas P=P(Q) y =(Q). Estimar el caudal de diseo Q*.

Q [m3/h] 50 100 150 200 250 275 300H [m] 53 50 47 425 36 32 275Pe [C.V.] 350 380 405 430 455 465 480

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b) Determinar la ecuacin =dQ+eQ2 ajustada a los cinco ltimos puntos y, una vez obtenida la expresin citada, determinar Q*.




6. Calcular las curvas caractersticas a 2900 rpm para la siguiente bomba, que opera a 2400 rpm:

7. Se necesita una bomba para elevar 5 m3/s de agua a una altura de 30 m.

Q [m3/h] 50 100 150 200 250 275 300H [m] 53 50 47 425 36 32 275Pe [C.V.] 350 380 405 430 455 465 480

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7. Se necesita una bomba para elevar 5 m3/s de agua a una altura de 30 m. Determnense las caractersticas aproximadas para:a) n=1450 rpm.b) n=965 rpm.c) n=360 rpm.




8. En una impulsin se pretende elevar un caudal mximo de 28 l/s. La bomba presenta un NPSHr lineal que responde a la expresin: 15+02Q, cuando Q se expresa en l/s.Hallar la mxima altura de aspiracin, si la temperatura mxima prevista en el agua es de 20C (Ps=0,0234 bar).a) Con la instalacin prxima al mar (patm=1,0133 bar).b) A 2000 m sobre el nivel del mar (patm=0,795 bar).Considrese la prdida de carga en la aspiracin igual al 2% de la longitud de la misma.

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misma.

9. Se acoplan dos bombas iguales en paralelo. La curva caracterstica de cada bomba es Hm=100-10Q2, siendo la curva resistente de la instalacin Hr=80+10Q2, con el caudal en l/s y la altura en m. Determinar el punto de trabajo con una y con dos bombas.

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