BOMB Y VENT
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INSTITUTO TECNOLOGICO DE DURANGO
Contenido
INTRODUCCIÓN.............................................................................................................................3
OBJETIVO........................................................................................................................................4
CONSIDERACIÓN TÉORICA.......................................................................................................5
BOMBA.........................................................................................................................................5
BOMBA CENTRIFUGA..............................................................................................................5
Clasificación de las bombas centrífugas.....................................................................................7
Bomba centrífuga voluta:...........................................................................................................8
Bomba centrífuga difusor:..........................................................................................................9
Bomba centrífuga turbina:.........................................................................................................9
Bombas horizontales:.................................................................................................................9
Bombas verticales:...................................................................................................................10
Bombas verticales de funcionamiento en seco:.......................................................................10
Bombas verticales sumergidas:................................................................................................10
Bombas de engranajes.............................................................................................................11
Bombas de engranajes externos..................................................................................................12
Bombas de engranajes internos...................................................................................................12
CARACTERÍSTICAS.....................................................................................................................12
BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO.....................................................................13
Ventaja de las bombas positivas..............................................................................................14
Bombas reciprocantes..............................................................................................................14
Bomba de diafragma................................................................................................................15
Bomba de pistón......................................................................................................................15
Bomba de tornillo.....................................................................................................................16
Ventilador axial..........................................................................................................................16
Ventilador radial.........................................................................................................................17
Turbina Pelton............................................................................................................................17
Turbina Francis..........................................................................................................................19
VALVULAS.....................................................................................................................................19
MAQUINAS DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES ING. PABLO CRUZ PAZ 1
INSTITUTO TECNOLOGICO DE DURANGO
Válvula de control......................................................................................................................19
Válvulas de compuerta.............................................................................................................20
Válvulas de macho....................................................................................................................21
Válvulas de globo......................................................................................................................21
Válvulas de bola........................................................................................................................21
Válvulas de mariposa................................................................................................................22
EQUIPO A UTILIZAR....................................................................................................................22
Grupo hidráulico Ansaldo.........................................................................................................22
Cuarto de bombas.....................................................................................................................22
Modelo didáctico de bombeo vertical.....................................................................................22
Banco de bombas......................................................................................................................22
Banco de bombas......................................................................................................................23
Sistemas de ventilación............................................................................................................23
PROCEDIMIENTO........................................................................................................................23
REPORTE......................................................................................................................................24
BOMBA DE PISTÓN.................................................................................................................24
BOMBA DE ENGRANE............................................................................................................25
BOMBA DE DIAFRAGMA (MEMBRANA)..............................................................................25
BOMBAS CENTRIFUGAS.......................................................................................................25
BOMBA DE TORNILLO............................................................................................................26
VENTILADOR AXIAL Y CENTRÍFUGA..................................................................................26
TURBINA PELTON...................................................................................................................26
TURBINA FRANCIS..................................................................................................................27
BANCO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS..................................................................................27
SISTEMA DE BOMBEO EN CARGA......................................................................................28
CONCLUSIÓNES:.........................................................................................................................29
BIBLIOGRAFÍA..............................................................................................................................30
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INTRODUCCIÓN
En el siguiente reporte de la práctica realizada en la materia de máquinas de
fluidos incompresibles dentro del área del laboratorio destinada para la misma se
dará a conocer los aspectos que se trataron, así como el conocimiento que se que
recibió el alumno con relación al tema abordado, el cual fue bombas y ventiladores
para el desplazamiento de fluidos y adición de energía.
Se verán las características y las descripciones de las bombas: centrifugas,
bombas de membrana o de diafragma, bombas de engranes, bombas de pistón,
bombas para posos profundos y algunos accesorios relacionados con las mismas,
sus ventajas y desventajas así como el conocer el caso en el que cierta bomba
resulta ser más útil según su aplicación y características.
Se muestra las aplicaciones de un ventilador axial y un ventilador radial
(centrifugo), y en qué casos suele ser aplicado.
Conocer las partes, componentes y funcionamiento de cada sistema, así como
detectar la función que cumple cada uno de los componentes para el posterior
conocimiento de estos en la aplicación de diseño, detección de fallas reparación y
cálculos de los mismos sistemas.
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OBJETIVO
Conocer la descripción de partes y funcionamiento de las máquinas de fluidos
incompresibles del laboratorio de ingeniería mecánica. Para que el alumno tenga
los conocimientos, herramienta y habilidades necesarias, para así poder
determinar, analizar, diseñar y reparar sistemas relacionados con bombas y
ventiladores ya existentes
. Analizar las ventajas y desventajas de sistemas en ciertas situaciones para
hacerlos más eficiente atreves de la modificación, adición de componentes y
mantenimiento.
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CONSIDERACIÓN TÉORICA
BOMBA
El funcionamiento en sí de la bomba será el de un convertidor de energía, o sea,
transformara la energía mecánica en energía cinética, generando presión y
velocidad en el fluido.
Una bomba hidráulica es una máquina generadora que transforma la energía
(generalmente energía mecánica) con la que es accionada en energía hidráulica
del fluido incompresible que mueve. El fluido incompresible puede ser líquido o
una mezcla de líquidos y sólidos como puede ser el hormigón antes de fraguar o la
pasta de papel. Al incrementar la energía del fluido, se aumenta su presión, su
velocidad o su altura, todas ellas relacionadas según el principio de Bernoulli. En
general, una bomba se utiliza para incrementar la presión de un líquido añadiendo
energía al sistema hidráulico, para mover el fluido de una zona de menor presión o
altitud a otra de mayor presión o altitud.
La primera bomba conocida fue descrita por Arquímedes y se conoce como tornillo
de Arquímedes, descrito por Arquímedes en el siglo III a.C., aunque este sistema
había sido utilizado anteriormente por Senaquerib, rey de Asiria en el siglo VII a.C.
BOMBA CENTRIFUGA
Una bomba centrífuga es un tipo de bomba hidráulica que transforma la energía
mecánica de un impulsor rotatorio llamado rodete en energía cinética y potencial
requeridas. El fluido entra por el centro del rodete, que dispone de unos álabes
para conducir el fluido, y por efecto de la fuerza centrífuga es impulsado hacia el
exterior, donde es recogido por la carcasa o cuerpo de la bomba, que por el
contorno su forma lo conduce hacia las tubuladuras de salida o hacia el siguiente
rodete (siguiente etapa).
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Aunque la fuerza centrífuga producida depende tanto de la velocidad en la
periferia del impulsor como de la densidad del líquido, la energía que se aplica por
unidad de masa del líquido es independiente de la densidad del líquido. Por tanto,
en una bomba dada que funcione a cierta velocidad y que maneje un volumen
definido de líquido, la energía que se aplica y transfiere al líquido, (en pascales,
Pa, metros de columna de agua m.c.a. o o pie-lb/lb de líquido) es la misma para
cualquier líquido sin que importe su densidad. Tradicionalmente la presión
proporcionada por la bomba en
metros de columna de agua o pie-
lb/lb se expresa en metros o en
pies y por ello que se denomina
genéricamente como "altura", y
aun más, porque las primeras
bombas se dedicaban a subir
agua de los pozos desde una
cierta profundidad (o altura).
Las bombas centrífugas tienen un uso muy extendido en la industria ya que son
adecuadas casi para cualquier uso. Las más comunes son las que están
construidas bajo normativa DIN 24255 (en formas e hidráulica) con un único
rodete, que abarcan capacidades hasta los 500 m³/h y alturas manométricas hasta
los 100 metros con motores eléctricos de velocidad normalizada. Estas bombas se
suelen montar horizontales, pero también pueden estar verticales y para alcanzar
mayores alturas se fabrican disponiendo varios rodetes sucesivos en un mismo
cuerpo de bomba. De esta forma se acumulan las presiones parciales que ofrecen
cada uno de ellos. En este caso se habla de bomba multifásica o multietapa,
pudiéndose lograr de este modo alturas del orden de los 1200 metros para
sistemas de alimentación de calderas.
Constituyen no menos del 80% de la producción mundial de bombas, porque es la
más adecuada para mover más cantidad de líquido que la bomba de
desplazamiento positivo.
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Clasificación de las bombas centrífugas
Las bombas centrífugas son del tipo de
energía cinética en la cual el rotor del
rodete transmite al fluido la fuerza
centrífuga generada por la rotación del
mismo. Los elementos constructivos de
que constan son:
a) Una tubería de aspiración, que
concluye prácticamente en la brida de aspiración.
b) El impulsor o rodete, formado por una serie de álabes de diversas formas que
giran dentro de una carcasa circular. El rodete va unido solidariamente al eje y es
la parte móvil de la bomba. El líquido penetra axialmente por la tubería de
aspiración hasta el centro del rodete, que es accionado por un motor,
experimentando un cambio de dirección más o menos brusco, pasando a radial,
(en las centrífugas), o permaneciendo axial, (en las axiales), adquiriendo una
aceleración y absorbiendo un trabajo.
Los álabes del rodete someten a las partículas de líquido a un movimiento de
rotación muy rápido, siendo proyectadas hacia el exterior por la fuerza centrífuga,
de forma que abandonan el rodete hacia la voluta a gran velocidad, aumentando
su presión en el impulsor según la distancia al eje. La elevación del líquido se
produce por la reacción entre éste y el rodete sometido al movimiento de rotación;
en la voluta se transforma parte de la energía dinámica adquirida en el rodete, en
energía de presión, siendo lanzados los filetes líquidos contra las paredes del
cuerpo de bomba y evacuados por la tubería de impulsión.
La carcasa, (voluta), está dispuesta en forma de caracol, de tal manera, que la
separación entre ella y el rodete es mínima en la parte superior; la separación va
aumentando hasta que las partículas líquidas se encuentran frente a la abertura
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de impulsión; en algunas bombas existe, a la salida del rodete, una directriz de
álabes que guía el líquido a la salida del impulsor antes de introducirlo en la voluta.
c) Una tubería de impulsión.- La finalidad de la voluta es la de recoger el líquido a
gran velocidad, cambiar la dirección de su movimiento y encaminarle hacia la brida
de impulsión de la bomba.
Bomba centrífuga voluta: El
impulsor descarga en una caja
espiral que se expande
progresivamente,
proporcionada en tal forma
que la velocidad del líquido se
reduce en forma gradual. Por
este medio, parte de la energía de velocidad del líquido se convierte en presión
estática. La voluta recibe el liquido que sale del impulsor y transforma la mayor
parte de la energía cinética en energía de presión. El área de la sección
transversal de la voluta aumenta progresivamente en el arco de 360º descrito en
torno al impulsor.
Debido a que la voluta no es simétrica existe un des-balance de presiones a lo
largo de la misma, lo cual origina una fuerza radial muy considerable en caso de
que la bomba trabajara fuera del punto de rendimiento optimo la magnitud de este
empuje radial puede compensarse con un aumento del diámetro del eje con un
sobre-dimensionamiento de los cojinetes, lo que encarece la bomba.
Bomba centrífuga difusor: Este tipo de bomba se caracteriza por poseer, fijas a
la carcaza, paletas direccionadoras del flujo de agua que sale del impulsor, el que
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recorre el camino establecido por las paletas fijas, a lo largo de las cuales ocurre
la transformación de energía cinética en energía de presión.
Hay que hacer notar que las bombas con difusor presentan el serio inconveniente
de proporcionar el choque entre las partículas de agua a la entrada de difusor,
cuando la bomba trabaja en un punto deferente al de diseño. Si existe una
alteración en el funcionamiento de la bomba, en relación a lo considerado en el
diseño, cambia el ángulo de salida de los diferentes
líquidos, pero no se altera el ángulo de los difusores,
presentándose el choque entre partículas, con la
consecuente pérdida de eficiencia de la máquina.
Las bombas con difusores fueron muy utilizadas al inicio del desarrollo de las
bombas centrifugas pero fueron perdiendo importancia al perfeccionarse las
técnicas para construir carcazas.
Bomba centrífuga turbina: En este de bomba tipo se producen remolinos en el
líquido por medio de los álabes a velocidades muy altas dentro del canal anular en
el que gira el impulsor.
Bombas horizontales: La disposición del eje de giro horizontal presupone que la
bomba y el motor se hallan a la misma altura; éste tipo de bombas se utiliza para
funcionamiento en seco, exterior al líquido bombeado que llega a la bomba por
medio de una tubería de aspiración.
Las bombas centrífugas, sin embargo, no deben rodar en seco, ya que necesitan
del líquido bombeado como lubricante entre aros rozantes e impulsor, y entre
empaquetadura y eje.
Como no son autoaspirantes requieren, antes de su puesta en marcha, el estar
cebadas; esto no es fácil de conseguir si la bomba no trabaja en carga, estando
por encima del nivel del líquido, que es el caso más corriente con bombas
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horizontales, siendo a menudo necesarias las válvulas de pie, (aspiración), y los
distintos sistemas de cebado.
Como ventajas específicas se puede decir que las bombas horizontales, (excepto
para grandes tamaños), son de construcción más barata que las verticales y,
especialmente, su mantenimiento y conservación es mucho más sencillo y
económico; el desmontaje de la bomba se suele hacer sin necesidad de mover el
motor y al igual que en las de cámara partida, sin tocar siquiera las conexiones de
aspiración e impulsión.
Bombas verticales:
Las bombas con eje de giro en posición vertical tienen, casi siempre, el motor a un
nivel superior al de la bomba, por lo que es posible, al contrario que en las
horizontales, que la bomba trabaje rodeada por el líquido a bombear, estando, sin
embargo, el motor por encima de éste.
Bombas verticales de funcionamiento en seco:
En las bombas verticales no sumergidas, el motor puede
estar inmediatamente sobre la bomba, o muy por encima de
ésta. El elevarlo responde a la necesidad de protegerlo de
una posible inundación o para hacerlo más accesible si, por
ejemplo, la bomba trabaja en un pozo.
Bombas verticales sumergidas:
El funcionamiento sumergido de las bombas centrífugas elimina el
inconveniente del cebado, por lo que el impulsor se halla
continuamente, aún parado, rodeado por el líquido a impulsar y,
por lo tanto, la bomba está en disposición de funcionar en
cualquier momento.
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Bombas de engranajes
Las bombas de engranajes se usan para bombear aceite de lubricación, y casi
siempre tienen un componente de vibración fuerte en la frecuencia del engranaje,
que es el número de dientes en el engrane por las RPM. Este componente
dependerá fuertemente de la presión de salida de la bomba. Si la frecuencia del
engranaje se cambia de manera significativa, y hay una aparición de armónicos o
de bandas laterales, en el espectro de vibración, este podría ser una indicación de
un diente cuarteado ó dañado de otra manera.
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Existen dos tipos de bombas:
Bombas de engranajes externos:
Bombas de engranajes internos:
Bombas de engranajes externos
Bombas de engranajes internos
CARACTERÍSTICAS
Reversibles y unidireccionales, versiones con Brida SAE, DIN y Brida Europea.
Divisores de caudal rotativo. Cuerpos en aluminio reforzado y en acero. Alto rendimiento y altas temperaturas. Bajo nivel sonoro. Larga duración en condiciones extremas. Excelente versatilidad. Amplio abanico de aplicaciones. Diseño compacto Alta fiabilidad
Esta es una de los tipos más
populares de bombas de caudal
constante, Sobre todo si es de
engranajes exteriores. En su forma
mas común, se componen de dos
piñones dentados acoplados que dan
vueltas, con un cierto juego, dentro de
un cuerpo estanco. El piñón motriz
esta enchavetado sobre el árbol de
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arrastre accionando generalmente por un motor eléctrico. Las tuberías de
aspiración y de salida van conectadas cada una por un lado, sobre el cuerpo de la
bomba.
A consecuencia del movimiento de rotación que el motor le provoca al eje motriz,
éste arrastra al engranaje respectivo el que a su vez provoca el giro del engranaje
conducido (segundo engranaje). Los engranajes son iguales en dimensiones y
tienen sentido de giro inverso.
Con el movimiento de los engranajes, en la entrada de la bomba se originan
presiones negativas; como el aceite que se encuentra en el depósito está a
presión atmosférica, se produce una diferencia de presión, la que permite el
traslado de fluido desde el depósito hacia la entrada de la bomba (movimiento del
fluido). Así los engranajes comienzan a tomar aceite entre los dientes y a
trasladarlo hacia la salida o zona de descarga.
BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
Estas bombas guían al fluido que se desplaza a lo largo de toda su trayectoria, el
cual siempre está contenido entre el elemento impulsor, que puede ser un embolo,
un diente de engranaje, un aspa, un tornillo, etc., y la carcasa o el cilindro. “El
movimiento del desplazamiento positivo” consiste en el movimiento de un fluido
causado por la disminución del volumen de una cámara. Por consiguiente, en una
máquina de desplazamiento positivo, el elemento que origina el intercambio de
energía no tiene necesariamente movimiento alternativo (émbolo), sino que puede
tener movimiento rotatorio (rotor).
Sin embargo, en las máquinas de desplazamiento positivo, tanto reciprocantes
como rotatorias, siempre hay una cámara que aumenta de volumen (succión) y
disminuye volumen (impulsión), por esto a éstas máquinas también se les
denomina Volumétricas.
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Con el nombre general de Bombas Positivas se conoce a las Bombas
Reciprocantes y a las Rotatorias, de las cuales a continuación expondremos sus
características principales.
Ventaja de las bombas positivas
Las bombas positivas tienen la ventaja de que para poder trabajar no necesitan
"cebarse”, es decir, no es necesario llenar previamente el tubo de succión y el
cuerpo de la bomba para que ésta pueda iniciar su funcionamiento, tal como
acontece en las bombas centrífugas. En las bombas positivas, a medida que la
bomba por sí misma va llenándose de líquido, éste va desalojando el aire
contenida en la tubería de succión, iniciándose el escurrimiento a través del
sistema cuando ha acabado de ser desalojado el aire.
Para completar lo antes dicho relativo a las bombas positivas o de presión
mecánica ya sea reciprocante o rotatoria y por lo que respecta a la altura de
succión más conveniente en ellas, al final se da el diagrama 8 en el cual puede
encontrarse la altura práctica de succión a que conviene instalar una bomba de
éstas, con el fin de obtener de ellas su mejor funcionamiento.
Bombas reciprocantes
El funcionamiento de una Bomba Reciprocante depende del llenado y vaciado
sucesivo de receptáculos de volumen fijo, para lo cual cierta cantidad de agua es
obligada a entrar al cuerpo de la bomba en donde queda encerrada
momentáneamente, para después ser forzada a salir por la tubería de descarga,
(ver figura 103). De lo anterior se deduce, en términos generales, que el gasto de
una Bomba Reciprocante es directamente proporcional a su velocidad de rotación
y casi independiente de la presión de bombeo.
Como el proceso de llenado y vaciado sucesivo de receptáculos de volumen fijo
requiere fricción por resbalamiento entre las paredes estacionarias del receptáculo
y las partes móviles, estas bombas no son apropiadas para manejar líquidos que
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contengan arenas o materias en suspensión. Además, la variación cíclica del
gasto de descarga puede obligar al empleo de Cámara de aire y de grandes
tuberías.
Bomba de diafragma
Ocasionalmente, las bombas reciprocantes están provistas de un diafragma
flexible recíprocamente en vez de un émbolo o pistón reciprocante, con lo cual se
elimina la fricción y las fugas en el punto donde el émbolo atraviesa la caja de
empaque. Un ejemplo de esta bomba queda ilustrado en la figura en la cual el
movimiento del diafragma es obtenido mediante una cama excéntrica y una
palanca; las válvulas de succión y de descarga trabajan en forma ordinaria. Tales
bombas son muy comunes en la actualidad para levantar combustible de los
tanques posteriores de los automóviles a los carburadores de los mismos.
Bomba de pistón
Las bombas de pistones están formadas por un conjunto de pequeños pistones
que van subiendo y bajando de forma alternativa de un modo parecido a los
pistones de un motor a partir de un
movimiento rotativo del eje.
Estas bombas disponen de varios
conjuntos pistón-cilindro de forma que
mientras unos pistones están
aspirando liquido, otros lo están
impulsando, consiguiendo así un flujo
menos pulsante; siendo más continuo cuantos más pistones haya en la bomba; el
liquido pasa al interior del cilindro en su carrera de expansión y posteriormente es
expulsándolo en su carrera de compresión, produciendo así el caudal.
La eficiencia de las bombas de pistones es, en general, mayor que cualquier otro
tipo, venciendo, generalmente, presiones de trabajo más elevadas que las bombas
de engranajes o de paletas.
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Según la disposición de los pistones con relación al eje que los acciona, estas
bombas pueden clasificarse en tres tipos:
Axiales: los pistones son paralelos entre si y también paralelos al eje.
Radiales: los pistones son perpendiculares al eje, en forma de radios.
Transversales: los pistones, perpendiculares al eje, son accionados por bielas.
Las bombas de pistones son del tipo volumétricas, y se emplean para el
movimiento de fluidos a alta presión o fluidos de elevadas viscosidades o
densidades.
Bomba de tornillo
Las bombas de tornillo son un tipo especial de bombas rotatorias de
desplazamiento positivo y su flujo es independiente de la presión El líquido es
transportado por medio de un tornillo helicoidal excéntrico que se mueve dentro de
una camisa (estator). El núcleo inserto de la bomba es de fácil recambio. El
accionamiento de los tornillos conducidos se realiza hidráulicamente.
Ventilador axial
Un ventilador es un aparato capaz de propulsar aire gracias a un propulsor
giratorio mecánico que transmite la energía mecánica desde el eje del ventilador a
la corriente de salida.
Este aire es movido por las aspas del ventilador y son éstas las que al pasar por
un determinado punto del espacio impulsan al aire y provocan el ruido.
En función de la velocidad que las aspas tengan así será el ruido que provoca
puesto que la velocidad es directamente proporcional al ruido generado y de esta
manera la frecuencia del álabe determina el tono fundamental.
Transmiten la energía al aire por medio de un movimiento de giro produciendo un
remolino que no es lo más adecuado para un flujo eficaz de aire a través del
conducto adyacente.
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Para mejorar su eficiencia es necesario añadir guías que enderecen el flujo.
Dentro de este tipo de ventiladores podemos distinguir varios tipos:
-Ventiladores axiales con aletas guía
-Ventiladores tuboaxiales
-Ventiladores helicoidales
Ventilador radial
Un ventilador radial es un dispositivo que se compone de un impulsor alimentado
por un motor eléctrico. El giro del impulsor hace que el aire se ponga en
movimiento, y el aire se aspira desde el lado de entrada del ventilador y se
expulsa por el lado de salida del ventilador. En un ventilador radial, la toma de
entrada está ubicada de forma perpendicular (90º) a la salida.
Los ventiladores centrífugos radiales tienen el rodete con los álabes dispuestas en
forma radial. La carcasa está diseñada de forma que a la entrada y a la salida se
alcanzar velocidades de transporte de materiales. Existen una gran variedad de
diseños de rodetes que van desde los de "alta eficacia con poco material" hasta
los de "alta resistencia a impacto". La disposición radial de los álabes evita la
acumulación de materiales sobre las mismas. Este tipo de ventilador es el
comúnmente utilizado en las instalaciones de extracción localizada en las que el
aire contaminado con partículas debe circular a través del ventilador.
Turbina Pelton
Una turbina Paltón es uno de los tipos más eficientes de turbina hidráulica. Es una
turbomáquina motora, de flujo trasversal, admisión parcial y de acción. Consiste
en una rueda (rodete o rotor) dotada de cucharas en su periferia, las cuales están
especialmente realizadas para convertir la energía de un chorro de agua que
incide sobre las cucharas.
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Las turbinas Paltón están
diseñadas para explotar
grandes saltos hidráulicos de
bajo caudal. Las centrales
hidroeléctricas dotadas de este
tipo de turbina cuentan, la
mayoría de las veces, con una
larga tubería llamada galería
de presión para trasportar al
fluido desde grandes alturas, a
veces de hasta más de
doscientos metros. Al final de la galería de presión se suministra el agua a la
turbina por medio de una o varias válvulas de aguja, también llamadas inyectores,
los cuales tienen forma de tobera para aumentar la velocidad del flujo que incide
sobre las cucharas.
La tobera o inyector lanza directamente el chorro de agua contra la serie de
paletas en forma de cuchara montadas alrededor del borde de una rueda, el doble
de la distancia entre el eje de la rueda y el centro del chorro de agua se denomina
diámetro Pelton. El agua acciona sobre las cucharas intercambiando energía con
la rueda en virtud de su cambio de cantidad de movimiento, que es casi de 180°.
Obsérvese en la figura anexa un corte de una pala en el diámetro Pelton; el chorro
de agua impacta sobre la pala en el medio, es dividido en dos, los cuales salen de
la pala en sentido casi opuesto al que entraron, pero jamás puede salir el chorro
de agua en dirección de 180° ya que si fuese así el chorro golpearía a la pala
sucesiva y habría un efecto frenante. La sección de entrada del fluido a la cuchara
se denomina 1, así como 2 a la sección de salida.
Turbina Francis
Las turbinas Francis son turbinas hidráulicas
que se pueden diseñar para un amplio rango de
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saltos y caudales, siendo capaces de operar en rangos de desnivel que van de los
diez metros hasta varios cientos de metros. Esto, junto con su alta eficiencia, ha
hecho que este tipo de turbina sea el más ampliamente usado en el mundo,
principalmente para la producción de energía eléctrica mediante centrales
hidroeléctricas.
VALVULAS
Una válvula se puede definir como un aparato mecánico con el cual se puede
iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una
pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o
conductos.
Las válvulas son unos de los instrumentos de control más esenciales en la
industria. Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar,
conectar y desconectar, regular, modular o aislar una enorme serie de líquidos y
gases, desde los más simples hasta los más corrosivos o tóxicos. A continuación
se presentan algunas de las válvulas mas importantes en la hidráulica.
Válvula de control
La válvula automática de control generalmente constituye el último elemento en un
lazo de control instalado en la línea de proceso y se comporta como un orificio
cuya sección de paso varia continuamente con la finalidad de controlar un caudal
en una forma determinada.
Las válvulas de control constan básicamente de dos partes que son: la parte
motriz o actuador y el cuerpo.
Actuador: el actuador también llamado accionador o motor, puede ser neumático,
eléctrico o hidráulico, pero los más utilizados son los dos primeros, por ser las más
sencillas y de rápida actuaciones. Aproximadamente el 90% de las válvulas
utilizadas en la industria son accionadas reumáticamente. Los actuadores
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neumáticos constan básicamente de un diafragma, un vástago y un resorte. Lo
que se busca en un actuador de tipo neumático es que cada valor de la presión
recibida por la válvula corresponda una posición determinada del vástago.
Teniendo en cuenta que la gama usual de presión es de 3 a 15 las/pulg² en la
mayoría de los actuadores se selecciona el área del diafragma y la constante del
resorte de tal manera que un cambio de presión de 12 las/pulg², produzca un
desplazamiento del vástago igual al 100% del total de la carrera.
Cuerpo de la válvula: este esta provisto de un obturador o tapón, los asientos del
mismo y una serie de accesorios. La unión entre la válvula y la tubería puede
hacerse por medio de bridas soldadas o roscadas directamente a la misma. El
tapón es el encargado de controlar la cantidad de fluido que pasa a través de la
válvula y puede accionar en la dirección de su propio eje mediante un movimiento
angular. Esta unido por medio de un vástago al actuador.
Válvulas de compuerta
La válvula de compuerta es de vueltas múltiples, en la cual se cierra el orificio con
un disco vertical de cara plana que se desliza en ángulos rectos sobre el asiento.
Válvulas de macho
La válvula de macho es de ¼ de vuelta, que controla la circulación por medio de
un macho cilíndrico o cónico que tiene un agujero en el centro, que se puede
mover de la posición abierta a la cerrada mediante un giro de 90°.
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Válvulas de globo
Una válvula de globo es de vueltas múltiples, en la cual el cierre se logra por
medio de un disco o tapón que sierra o corta el paso del fluido en un asiento que
suele estar paralelo con la circulación en la tubería.
Válvulas de bola
Las válvulas de bola son de ¼ de vuelta, en las cuales una bola taladrada gira
entre asientos elásticos, lo cual permite la circulación directa en la posición abierta
y corta el paso cuando se gira la bola 90° y cierra el conducto.
Válvulas de mariposa
La válvula de mariposa es de ¼ de vuelta y controla la circulación por medio de un disco circular, con el eje de su orificio en ángulos rectos con el sentido de la circulación.
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EQUIPO A UTILIZAR
Grupo hidráulico Ansaldo Turbina francis
Turbina pelton
Bomba centrifuga
Cuarto de bombas Bomba de pistón
Bomba de engranes
Bomba de diafragma (o de membrana)
Fluxómetro
Modelo de bomba centrifuga vertical
Modelo didáctico de bombeo vertical Bombas centrifugas Válvulas de bola Manometros
Banco de bombas Modelo de instalación en elevación y en carga
Bomba de engranes
Bomba de pistón
Bomba de tornillo
Bomba de diafragma (o de membrana)
Banco de bombas Bomba de engrane Bomba centrifuga Manómetros
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Bomba de diafragma
Sistemas de ventilación Ventilador radial
Ventilador axial
PROCEDIMIENTO
Antes de haber comenzado con el recorrido, el profesor explico a todos los
alumnos que todo lo anterior mente visto en clase de manera teórico, ahora lo
podíamos ver en forma práctica dentro del laboratorio de ingeniería mecánica.
El recorrido alrededor de este para conocer los sistemas vistos en clase comenzó
dentro del cuarto de bombas. Aquí el profesor explico en forma practica el
funcionamiento de las bombas de membrana o diafragma, engranes, pistón y una
sistema de bombeo de pozo profundo el cuál permitía ver a la perfección los
componentes internos, ya que se encontraba cortada a la mitad en forma vertical
para el uso didáctico de la misma. Pudimos observar la forma de colocar las
bombas a los conductos, así como la diferente instrumentación que se relacióna
con el control y manejo de los mismos, como son válvulas, medidores de caudal,
controladores de presión etc…
Al comenzar a analizar los diferentes sistemas, banco de bombas, modelo
didáctico de bombeo vertical y el sistema de ventiladores, se nos explico el uso
que tienen dentro de la industria y las diferentes necesidades respecto a cada
sistema y así poder tener los conocimientos necesarios para resolver y
desarrollarlos.
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REPORTE
BOMBA DE PISTÓN
Figura 1
En la figura 1 podemos encontrar la bomba de pistón, en su interior encontramos
un pistón el cual funciona de forma reciprocarte, por lo que el flujo del caudal
obtenido es de tipo pulsante. Dentro de la esfera se encuentra una membrana la
cuál debe tener una presión de aire. Esta membrana (fig. 2) se usa para el simple
hecho de que el piston no entre en contacto con el fluido.
Figura 2
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BOMBA DE ENGRANELa bomba de engranes que podemos
observar en la (figura 3) tiene la
característica de proporcionar un flujo
continuo, este tipo debe bombear
líquidos viscosos ya que los engranes
están en contacto con él y este funciona
como lubricante.
Figura 3
BOMBA DE DIAFRAGMA (MEMBRANA)La bomba de diafragma (fig. 4) tiene la
particularidad de poder manejar
alimentos, ya que los alimentos nunca
entran en contacto con las partes
mecánicas, su funcionamiento es similar a
la bomba de pistón.
Figura 4
BOMBAS CENTRIFUGASEste tipo de bombas es la más
utilizado dentro de la industria,
debido a su alta eficiencia y su bajo
mantenimiento, y su flujo constante
de caudal.
Figura 5
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BOMBA DE TORNILLOFlujo de caudal mas lento que las otras
bombas.
VENTILADOR AXIAL Y CENTRÍFUGA (figura 7 y 8)
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TURBINA PELTON
TURBINA FRANCIS
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BANCO DE BOMBAS CENTRÍFUGASEl banco que describiremos permite fundamentalmente comprobar el caudal que
entregada una determinada bomba a diferentes valores de presión.
Las condiciones de prueba son:
a. Mantener las condiciones de
temperatura del aceite y del líquido del
mismo de acuerdo a las
características de la bomba.
b. En función de que los caudales y
potencias absorbidas por un tipo
determinado de bomba a diferentes
valores de presión. Se tomarán esas
presiones para la pruebas permitiendo
de esa forma constatar los caudales.
c. La velocidad de giro de la bomba durante la prueba deberá coincidir con la
establecida por el catálogo en caso contrario efectuar la conversión de caudal al
nuevo número de vueltas, utilizando para ello el valor que debe figurar en catálogo
de desplazamiento cúbico por vuelta.
Con el banco de pruebas se pretende determinar las diferentes características de
las bombas de pistón de membrana centrifuga y de engranes, cada una de ellas
diseñada para cierto tipo de fluido, dependiendo de las viscosidades y de las
presiones.
SISTEMA DE BOMBEO EN CARGA
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CONCLUSIÓNES:
Al haber realizado esta práctica, de visualización y conocimiento de los equipos
para fluidos incompresibles del laboratorio de ingeniería mecánica, pudimos
concretar los conocimientos teóricos que se tenían de ellos, así mismo mejoramos
nuestro aprendizaje gracias a las explicaciones del uso más conveniente de los
diferentes equipos dada por el profesor, el mantenimiento de los mismos y
accesorios complementarios que son indispensables para el control de los
sistemas tales como válvulas, manómetros, vacuo metros, y tuberías.
Creo que el recorrido fue de gran importancia, ya que en el ámbito profesional
tendremos acercamiento con las máquinas, así como el obtenido en esta práctica.
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BIBLIOGRAFÍA
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