CINEMATICA DE FLUIDOS

ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZOFACULTAD DE INFORMTICA Y ELECTRNICAESCUELA DE INGENIERA ELECTRNICA EN CONTROL Y REDES INDUSTRIALES

DINMICA Y ESTTICA DE FLUIDOS

TEMA:SISTEMAS DE BOMBEO Y GOLPE DE ARIETE EN BOMBAS

INTEGRANTES:KATHERINE CASTROPAULINA ROSGUIDO CARRILOCARLOS RUIZ

TEMA:SISTEMAS DE BOMBEO Y EL GOLPE DE ARIETE EN BOMBASOBJETIVO GENERAL: Realizar una investigacin bibliogrfica sobre los sistemas de bombeo y el golpe de ariete en bombas.OBJETIVOS ESPECFICOS: Determinar los clculos de impulsin. Realizar la fundamentacin terica para elegir una bomba al momento de instalar un sistema de bombeo. Conocer la importancia que posen las bombas y los sitemas de impulsin al momento de transportar fluidos.FUNDAMENTO TERICO: SISTEMAS DE BOMBEOUna necesidad muy antigua presentada al ser humano, fue la necesidad de transportar el agua de un lugar a otro, por lo que empez a idear diversos mecanismos para su solucin, iniciando as el desarrollo tecnolgico en sistemas de bombeo.Una bomba sirve para producir una ganancia en carga esttica de un fluido procedente de una energa mecnica que se transmite en su eje por medio de un motor.Hay una diversidad de mecanismos de bombeo (bombas), cuya capacidad, diseo y aplicacin cubren un amplio rango que va desde pequeas unidades utilizadas para dosificacin de cantidades mnimas, hasta bombas centrifugas que son capaces de manejar grandes volmenes para surtir de agua a las grandes concentraciones urbanas.Su variedad de diseos cubren desde diferentes principios de operacin, hasta bombas especiales para manejo de sustancias tan diversas como el agua, metales fundidos, concreto, etc., gastos diferentes y materiales de construccin son los que intervienen en esto.El Bombeo Hidrulico

El bombeo hidrulico es tal vez uno de los sistemas de levantamiento artificial menos aplicados en la industria petrolera. Aunque fue ampliamente implementado y difundido en los aos 60 y 70s, las compaas fabricantes de estos sistemas fueron absorbidas por otras compaas o desaparecieron del mercado. El bombeo hidrulico comparado con el mecnico y el neumtico es relativamente nuevo, pues su etapa de desarrollo se remonta a 1932 y hasta nuestros das ha alcanzado un grado de perfeccionamiento y una eficiencia tal, que en muchos casos puede competir ventajosamente con cualquier otro mtodo conocido.

Bomba hidrulica

Una bomba es una mquina hidrulica generadora que transforma la energa (generalmente energa mecnica) con la que es accionada en energa hidrulica del fluido incompresible que mueve. El fluido incompresible puede ser lquido o una mezcla de lquidos y slidos como puede ser el hormign antes de fraguar o la pasta de papel. Al incrementar la energa del fluido, se aumenta su presin, su velocidad o su altura, todas ellas relacionadas segn el principio de Bernoulli. En general, una bomba se utiliza para incrementar la presin de un lquido aadiendo energa al sistema hidrulico, para mover el fluido de una zona de menor presin o altitud a otra de mayor presin o altitud.Existe una ambigedad en la utilizacin del trmino bomba, ya que generalmente es utilizado para referirse a las mquinas de fluido que transfieren energa, o bombean fluidos incompresibles, y por lo tanto no alteran la densidad de su fluido de trabajo, a diferencia de otras mquinas como lo son los compresores, cuyo campo de aplicacin es la neumtica y no la hidrulica. Pero tambin es comn encontrar el trmino bomba para referirse a mquinas que bombean otro tipo de fluidos, as como lo son las bombas de vaco o las bombas de aire.

INSTALACIN DE BOMBEOEn la Figura se esquematiza una instalacin de bombeo, la que consta de dos reservorios R1 y R2, siendo el nivel en ste ltimo superior al primero en una altura topogrfica que llamamos HT. Ambos reservorios estn conectados por una conduccin de dimetro D, interrumpida por un equipo de bombeo, cuya misin es la de elevar un caudal Q a la altura HT.

Se recuerda que el tramo de conduccin hasta la bomba se denomina Aspiracin, y el que parte de la bomba hasta la cisterna, es la Impulsin propiamente dicha. En general, a toda la instalacin se la denomina genricamente como Impulsin.Analizaremos, a continuacin, y en forma cualitativa, la hidrodinmica de la instalacin; lo cual nos ayudar a seleccionar el tipo de bomba a utilizar en la instalacin.

SISTEMAS DE IMPULSION

Un sistema de impulsin consiste bsicamente en captar agua desde un determinado lugar y elevarla o impulsarla a otro punto, ubicado por lo general a un nivel ms alto.

Al momento de realizar el diseo de un sistema de impulsin, se deben tener presentes mltiples factores como por ejemplo; disponibilidad de artculos en el mercado, costos, calidad, garanta de los elementos, fonna de instalacin, etc. los que indicarn las dimensiones ms apropiadas de los elementos a utilizar, en especial las caractersticas y dimensiones de la bomba y tuberas.

Nomenclatura tipica de la instalcion de una bomba

Una instalacion de bombeo tiene 2 partes bien identificadas que son:

IMPULSION POR BOMBEODefinicin Muchas veces, la captacin o el almacenamiento no tienen la suficiente altura como para lograr las condiciones de presin de distribuicin requeridas, en cuyo caso es preciso aportar al fluido la energa necesaria.

Se tiene que considerer que: altura geomtrica (Hgeo) la diferencia de altura entre el nivel de bombeo y el nivel de descarga. altura manomtrica total (HMT) la altura geomtrica incrementada de las prdidas de carga totales correspondientes a la aspiracin y al bombeo, o a la presin residual mnima de distribucin (ver los ejemplos de las figuras). Conduccin por bombeo desde un pozo HMT = Hgeo + J Distribucin a presin P= Presin mnima de trabajo

Conduccin por bombeo desde un tanque HMT = Hgeo + J 1 + J 2Principios de dimensionamiento Resolucin grfica

HMT = Hgeo + J J = f (Q2)Cc: curva caracterstica del sistema Cb: curva caracterstica de la bomba M: punto de funcionamiento

Nota : resolucin vlida para niveles de aspiracin y bombeo constantes; en caso contrario, hay que estudiar los puntos de funcionamiento limitados por las curvas caracteristicas, los niveles maximos y mnimos en el pozo de aspiracin.

1. TIPOS DE BOMBAS

Las Bombas pueden clasificarse sobre la base de las aplicaciones a que estn destinadas, los materiales con que se construyen, los lquidos que mueven y an su orientacin en el espacio. Todas estas clasificaciones, sin embargo, se limitan en amplitud tienden sustancialmente a traslaparse entre s. Un sistema ms bsico de clasificacin, define primero el principio por el cual se agrega energa al fluido, investiga la identificacin del medio por el cual se implementa este principio y finalmente delinea las geometras especficas comnmente empleadas. Este sistema se relaciona por lo tanto, con las bombas mismas y no se relaciona con ninguna consideracin externa a la bomba o aun con los materiales con que puede estar construida. Bajo este sistema, todas las bombas pueden dividirse en dos grandes categoras:Dinmicas, en las cuales se aade energa continuamente, para incrementar las velocidades de los fluidos dentro de la mquina a valores mayores de los que existen en la descarga, de manera que la subsecuente reduccin en velocidad dentro, o ms all de la bomba, produce un incremento en la presin. Las bombas dinmicas pueden, a su vez, subdividirse en otras variedades de bombas centrfugas y de otros efectos especiales.De Desplazamiento, en las cuales se agrega energa peridicamente mediante la aplicacin de fuerza a uno o ms lmites mviles de un nmero deseado de volmenes que contienen un fluido, lo que resulta en un incremento directo en presin hasta el valor requerido para desplazar el fluido a travs de vlvulas o aberturas en la lnea de descarga. Las bombas de desplazamiento se dividen esencialmente en los tipos reciprocantes y rotatorios, dependiendo de la naturaleza del movimiento de los miembros que producen la presin.

1. CALCULO DE LA ALTURA MANOMETRICA O DINAMICA

La presin de una bomba o energa mecnica transmitida al lquido debe ser tal, que peemita al agua vencer los siguientes factores:

La altura esttica (diferencia de nivel entre la toma y entrega del agua). Las prdidas de carga por friccin del fluido con la tubera (HF). Prdidas por singularidades o accesorios (Hs). Los requerimientos de presin si, por ejemplo, se hace funcionar un equipo de riego presurizado (P). La altura representativa de velocidad (V2/2g).

Altura Esttica

Se denomina altura esttica (figura 3) a la diferencia de altura entre el punto de toma de agua y donde se entrega. Se divide en

a) Carga esttica de aspiracin. b) Carga esttica de elevacin.

En los siguientes puntos se explicarn las diversas metodologas para el clculo de la carga dinmica, mostrada en la figura 4, la cual estar compuesta por las prdidas por friccin, singularidades, altura de velocidad y presin de trabajo de los accesorios que se incluyan en la red de impulsin.

Requerimientos de presin (P) del sistemaEs la presin mnima que se requiere, para que un detenninado sistema funcione. Se expresa en metros de columna de agua (m.c.a.), y vale cero, si la bomba descarga a travs de la tubera libremente hacia la atmsfera. Si la bomba debe llenar un estanque a presin, o mover un aspersor, o salir a travs de un gotero, se debe considerar la presin de trabajo de estos elementos de riego, valores quefiguran en los respectivos catlogos.

Altura representativa de velocidad (V2 / 2g)

Corresponde a la energa cintica del agua dentro de la tubera, que depende de la velocidad del agua. Se relaciona con la velocidad de salida del agua desde la tubera. Su valor, se expresa en m.c.a.Para efectos de diseo sta se suma a los requerimientos de presin del sistema, con el fin de obtener la Altura Manomtrica Total

EjemplosSe estn bombeando 17 lt/s a travs de una tubera de 100 mm de dimetro interior, entonces la altura de velocidad que se debe vencer se calcula de la siguiente manera: Se utiliza la frmula propuesta para el clculo de la velocidad en la seccin de prdidas singulares:

Por lo tanto la altura representativa de velocidad es:

Este valor, aunque es pequeo, se debe considerar en el clculo de la Altura Manomtrica Total.

2. Potencia de una bomba

La potencia en el eje de la bomba considerando su eficiencia, es aquella que corresponde cuando sta trabaja para elevar una detenninada masa de agua por unidad de tiempo, comunicndole una cierta presin al fluido para vencer la carga manomtrica (H). De este modo, las expresiones para calcular la potencia de la bomba son:

Donde: HP = Potencia consumida por la bomba (o potencia en el eje de la bomba), (HP) KW = Potencia consumida por la bomba (o potencia en el eje de la bomba), (KW)Q = Caudal elevado (lt/s)H = Carga total o dinmica (m) = Eficiencia de la bomba, O<