Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola acmustiola@hotmail.com

1. PROGRAMA DE INGENIERÍA MECÁNICA DEPARTAMENTO DE ENERGÉTICA MÁQUINAS HIDRÁULICAS Prof. MSc. Ana Carolina Mustiola acmustiola@hotmail.com UNEFM

2. MÁQUINAS HIDRÁULICAS CONTENIDO SINÓPTICO • TEMA 2 BOMBAS ROTODINÁMICAS • PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LAS BOMBAS • TIPOS DE BOMBAS: • BOMBAS ROTODINÁMICAS • BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO positivo • Tipos de bombas rotodinámicas: • Según la dirección del flujo • Según la posición del eje • Según la presión engendrada • Según el número de flujos en la bomba • Según el tipo de rodetes • Según el número específico de revoluciones • Componentes principales de las bombas rotodinámicas • Ecuación de Euler para las bombas • Parámetros de funcionamiento de las bombas rotodinámicas • Pérdidas, Potencia Y Rendimiento • Triángulos de velocidades • Curvas características, diagrama H – Q UNEFM MSc. Ana Carolina Mustiola

3. MÁQUINAS HIDRÁULICAS TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LAS BOMBAS: LAS BOMBAS SON MAQUINAS Hidráulicas, UTILIZADAS PARA IMPULSAR TODA CLASE DE FLUIDOS EN ESTADO LÍQUIDO, CON AUSENCIA O PRESENCIA DE SOLIDOS EN SUSPENSIÓN Ó DILUCIÓN. OPERAN BAJO EL PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LAS MÁQUINAS GENERADORAS; POR TANTO, LAS BOMBAS SON MÁQUINAS DISEÑADAS PARA ABSORBER ENERGÍA MECÁNICA Y RESTITUIRLA A UN FLUIDO DE TRABAJO EN FORMA DE ENERGÍA HIDRÁULICA. UNEFM MSc. Ana Carolina Mustiola

4. MÁQUINAS HIDRÁULICAS TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LAS BOMBAS: La selección de la bomba adecuada para cualquier aplicación entre la multitud de estilos, tipos y tamaños, puede ser difícil para el usuario. El mejor método es hacer investigaciones preliminares, ANALIZAR EL FLUIDO DE TRABAJO, llegar a decisiones básicas (CONCEPTO INGENIERIL) y selecciones preliminares, analizando la aplicación con el proveedor de la bomba. UNEFM MSc. Ana Carolina Mustiola

5. MÁQUINAS HIDRÁULICAS TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS TIPO DE BOMBAS: UNEFM MSc. Ana Carolina Mustiola

6. MÁQUINAS HIDRÁULICAS TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS • TIPO DE BOMBAS: • BOMBAS ROTODINÁMICAS: • TAMBIÉN DENOMINADAS BOMBAS CENTRIFUGAS, DONDE LA DINÁMICA DE LA CORRIENTE JUGA UN PAPEL ESENCIAL EN LA TRANSMISIÓN DE LA ENERGÍA; BAJO EL PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA ACCIÓN CENTRÍFUGA. • LAS BOMBAS QUE SON TURBOMÁQUINAS PERTENECEN A ESTE GRUPO, SON SIEMPRE ROTATIVAS, SE FUNDAMENTAN EN LA ECUACIÓN DE EULER, SU ÓRGANO TRANSMISOR DE ENERGÍA SE denomina RODETE. UNEFM MSc. Ana Carolina Mustiola

8. MÁQUINAS HIDRÁULICAS TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS • TIPO DE BOMBAS: • BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO: • TAMBIÉN DENOMINADAS BOMBAS VOLUMÉTRICAS. A ESTE GRUPO PERTENECEN LAS BOMBAS ALTERNATIVAS (ÓRGANO TRANSMISOR DE ENERGÍA ES UN EMBOLO) Ó ROTOESTÁTICAS (ÓRGANO TRANSMISOR DE ENERGÍA ES UN ROTOR, LÓBULOS, PALETAS, ENGRANES, TORNILLOS SIN FIN, ENTRE OTROS), SE FUNDAMENTAN EN EL PRINCIPIO DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO, QUE CONSISTE EN EL MOVIMIENTO DE UN FLUIDO CAUSADO POR LA DISMINUCIÓN DEL VOLUMEN DE UNA CÁMARA. • EN LAS BOMBAS VOLUMÉTRICAS, EL INTERCAMBIO DE ENERGÍA DEL FLUIDO SE HACE SIEMPRE EN FORMA DE PRESIÓN, FUNDAMENTADO EN LA HIDROESTÁTICA, DE MODO QUE EL AUMENTO DE PRESIÓN SE REALIZA POR EL EMPUJE DE LAS PAREDES DE LAS CÁMARAS QUE VARÍAN SU VOLUMEN. UNEFM MSc. Ana Carolina Mustiola

9. MÁQUINAS HIDRÁULICAS TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS • TIPO DE BOMBAS: • BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO: • DE ACUERDO AL MOVIMIENTO DEL ÓRGANO INTERCAMBIADOR DE ENERGÍA, LAS BOMBAS VOLUMÉTRICAS, PUEDEN SER, ALTERNATIVAS Ó ROTOESTÁTICAS. UNEFM MSc. Ana Carolina Mustiola

19. MÁQUINAS HIDRÁULICAS TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS • TIPO DE BOMBAS ROTODINÁMICAS: • SEGÚN LA DIRECCIÓN DEL FLUJO • BOMBAS DE FLUJO RADIAL: EL RODETE ENVÍA POR FUERZA CENTRIFUGA, EL FLUJO DEL FLUIDO EN DIRECCIÓN RADIAL A LA PERIFERIA • BOMBAS DE FLUJO AXIAL: EL RODETE ENVÍA POR FUERZA CENTRIFUGA, EL FLUJO DEL FLUIDO EN DIRECCIÓN AxIAL A LA PERIFERIA • BOMBAS DE FLUJO RADIO AXIAL Ó MIXTO: dirección combinada UNEFM MSc. Ana Carolina Mustiola

20. TIPO DE BOMBAS ROTODINÁMICAS: • SEGÚN LA POSICIÓN DEL EJE • BOMBAS DE EJE HORIZONTAL: • BOMBAS DE EJE VERTICAL: • BOMBAS DE EJE INCLINADO: UNEFM MSc. Ana Carolina Mustiola

21. MÁQUINAS HIDRÁULICAS TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS • TIPO DE BOMBAS ROTODINÁMICAS: • SEGÚN LA PRESIÓN ENGENDRADA • BOMBAS DE BAJA PRESIÓN • BOMBAS DE MEDIANA PRESIÓN • BOMBAS DE ALTA PRESIÓN UNEFM MSc. Ana Carolina Mustiola

22. MÁQUINAS HIDRÁULICAS TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS • TIPO DE BOMBAS ROTODINÁMICAS: • SEGÚN EL NÚMERO DE FLUJOS EN LA BOMBA: • BOMBAS DE UN SOLO FLUJO Ó DE SIMPLE ASPIRACIÓN: • BOMBAS DE DOS FLUJOS Ó DE DOBLE ASPIRACIÓN: UNEFM MSc. Ana Carolina Mustiola

23. MÁQUINAS HIDRÁULICAS TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS • TIPO DE BOMBAS ROTODINÁMICAS: • SEGÚN EL TIPO DE RODETES: • BOMBAS DE IMPULSOR ABIERTO: NO POSEE CARA POSTERIOR NI ANTERIOR, LOS ALABES SE FIJAN EN EL NÚCLEO O CUBO DEL RODETE • BOMBAS DE IMPULSOR CERRADO: LAS CARAS POSTERIOR Y ANTERIOR FORMAN UNA CAJA, ENTRE AMBAS CARAS SE FIJAN LOS ALABES, PUEDE TENER SIMPLE ASPIRACIÓN O DOBLE ASPIRACIÓN. • BOMBAS DE IMPULSOR SEMI-CERRADO Ó SEMI-ABIERTO: NO POSEEN LA CARA ANTERIOR LOS ALABES SE FIJAN SOLO A LA CARA POSTERIOR DEL RODETE. UNEFM MSc. Ana Carolina Mustiola

24. MÁQUINAS HIDRÁULICAS TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS • TIPO DE BOMBAS ROTODINÁMICAS: • SEGÚN EL NÚMERO DE RODETES: • BOMBAS DE UN ESCALONAMIENTO: UN SOLO RODETE ADOSADO AL EJE • BOMBAS DE VARIOS ESCALONAMIENTOS: VARIOS RODETES MONTADOS EN EL EJE, DE MANERA QUE EL CAUDAL RECOGIDO A LA SALIDA DE UN RODETE SE DIRIGE AL SIGUIENTE UNEFM MSc. Ana Carolina Mustiola

26. MÁQUINAS HIDRÁULICAS TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS • TIPO DE BOMBAS ROTODINÁMICAS: • SEGÚN EL NÚMERO ESPECÍFICO DE REVOLUCIONES: LA CLASIFICACIÓN MÁS PRECISAS DE LAS BOMBAS ROTODINÁMICAS ES LA CLASIFICACIÓN NUMÉRICA ASIGNADA A LAS BOMBAS GEOMÉTRICAMENTE SEMEJANTES, ESTE NÚMERO OSCILA ENTRE 35 Y 1800 • NS = N P1/2 H-5/4 LOS NÚMEROS ESPECÍFICOS DE REVOLUCIONES SON: (A) NS = 40 A 80, RODETE SEMIAXIAL DE FLUJO MIXTO, (B) NS = 80 A 140 (C) NS = 140 A 300, (D) NS = 300 A 600, RODETE SEMIAXIAL O DE FLUJO MIXTO, (E) NS = 600 A 1800, RODETE AXIAL RÁPIDO UNEFM MSc. Ana Carolina Mustiola

27. MÁQUINAS HIDRÁULICAS TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS • ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE LAS BOMBAS: • RODETE: • ES EL ÓRGANO INTERCAMBIADOR DE ENERGÍA, REVISTE FORMAS MUY VARIADAS, GIRA SOLIDARIO AL EJE DE LA MÁQUINA Y CONSTA DE CIERTO NUMERO DE ÁLABES. • CARCAZA: • RECUBRIMIENTO DE LA ESTRUCTURA INTERNA DE LA BOMBA, PUEDE INCLUIR ALABES FIJOS DE DIRECCIONAMIENTO DEL FLUIDO. • EJE • SELLOS MECÁNICOS • RODAMIENTOS UNEFM MSc. Ana Carolina Mustiola

28. MÁQUINAS HIDRÁULICAS TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS • ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE LAS BOMBAS: • LOS TRES ELEMENTOS SIGUIENTES CONSTITUYEN EL SISTEMA DIFUSOR, NO SIEMPRE EXISTEN LOS TRES EN UNA BOMBA • CORONA DIRECTRIZ: • DENOMINADA TAMBIÉN CORONA DE ALABES FIJOS, RECOGE EL LIQUIDO QUE SALE DEL RODETE Y LO CONDUCE A LA CAJA ESPIRAL. ES LA PRIMERA FASE DE DIFUSIÓN (TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA DINÁMICA EN ENERGÍA DE PRESIÓN). NO SE ENCUENTRA EN TODAS LAS BOMBAS PORQUE LAS ENCARECE, AUNQUE AUMENTA SU EFICIENCIA UNEFM MSc. Ana Carolina Mustiola

29. MÁQUINAS HIDRÁULICAS TEMA 2: BOMBAS ROTODINÁMICAS • ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE LAS BOMBAS: • CAJA ESPIRAL: • TRANSFORMA LA ENERGÍA DINÁMICA EN ENERGÍA DE PRESIÓN, RECOGE EL FLUIDO QUE SALE DEL RODETE Y LO CONDUCE HASTA LA TUBERÍA DE SALIDA Ó TUBERÍA DE IMPULSIÓN • TUBO DIFUSOR TRONCOCÓNICO: • ES LA TERCERA ETAPA DE DIFUSIÓN Ó DE TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA DINÁMICA EN ENERGÍA DE PRESIÓN UNEFM MSc. Ana Carolina Mustiola

30. Ecuación de Euler para las bombas

32. Parámetros de funcionamiento de las bombas rotodinámicas • Pérdidas Hidráulicas: DISMINUYEN LA ENERGÍA ESPECÍFICA ÚTIL QUE LA BOMBA COMUNICA AL FLUIDO, Y CONSIGUIENTEMENTE LA ALTURA ÚTIL (PÉRDIDAS DE SUPERFICIE Y FORMA, ROZAMIENTO DEL FLUIDO Y DESPRENDIMIENTO DE LA CAPA LÍMITE) • PÉRDIDAS VOLUMÉTRICAS: PÉRDIDAS INTERSTICIALES, PÉRDIDAS DE CAUDAL EXTERNAS E INTERNAS • PÉRDIDAS MECÁNICAS: PÉRDIDAS POR ROZAMIENTO DE LAS PIEZAS MÓVILES • Potencia DE ACCIONAMIENTO: POTENCIA ADSORBIDA, POTENCIA AL FRENO Ó EN EL EJE, POTENCIA LIBRE EN EL EJE

33. POTENCIA INTERNA: POTENCIA SUMINISTRADA AL RODETE IGUAL A LA POTENCIA DE ACCIONAMIENTO MENOS LAS PÉRDIDAS MECÁNICAS • POTENCIA ÚTIL: INCREMENTO DE POTENCIA QUE EXPERIMENTA EL FLUIDO EN LA BOMBA • Rendimiento TOTAL: TIENE EN CUENTA TODAS LAS PÉRDIDAS DE LA BOMBA • RENDIMIENTO HIDRÁULICO: TIENE EN CUENTA LAS PÉRDIDAS DE ALTURA TOTAL • RENDIMIENTO VOLUMÉTRICO: TIENE EN CUENTA LAS PÉRDIDAS DE FLUIDOS INTERNAS Y EXTERNAS • RENDIMIENTO MECÁNICO: TIENE EN CUENTAS LAS PÉRDIDAS POR ROZAMIENTO MECÁNICO • RENDIMIENTO INTERNO: TIENE EN CUENTA LAS PÉRDIDAS Hidráulicas Y VOLUMÉTRICAS

34. W C Cm Wm   CuWu • Triángulos de velocidades C1 = U1 + W1 U1 = Cu1 + Wu1 U U: VELOCIDAD PERIFÉRICA Ó VELOCIDAD ABSOLUTA DEL ALABE C: VELOCIDAD ABSOLUTA DEL FLUIDO W: VELOCIDAD RELATIVA DEL FLUIDO CON RESPECTO AL ALABE Cm: COMPONENTE MERIDIONAL DE LA VELOCIDAD ABSOLUTA DEL FLUIDO Cu: COMPONENTE PERIFÉRICA DE LA VELOCIDAD ABSOLUTA DEL FLUIDO

35. Curvas características, diagrama H – Q