Aplicación de la Mecánica Turbo-Maquina Profesor: José Arana Alumnos: Curiel, Rafael 28.176.510 Gaspar, Antonio 19.066.447 Hernández, Luis 28.317.290 Realza, Roswell 28.349.574 Rondón, Jesús 28.430.652 Velásquez, Ricardo 26.369.529 Wu Feng Jonathan 27.707.754
San Joaquín de Turmero, diciembre 2019
Ecuación General de la Energía El objetivo de esta sección es descubrir en términos generales los distintos dispositivos y componentes de los sistemas de calculación de flujo de fluido. Se encuentran en la mayoría de los sistemas y agregan energía a el fluido, la retira de este o provocan perdidas indeseables de ella. En esta parte solo describimos dichos dispositivos en términos conceptuales. Estudiamos las bombas, los motores de fluido y la perdida por fricción conforme el fluido, pasa por ductos y tubos, permitidos de energía por cambios en el tamaño de la trayectoria del flujo, y perdidas de energía por las válvulas y accesorios.
HM
hl
Debido a la presencia de dispositivos mecánicos Perdidas por presencia de (Válvulas-fricción-cambios de tuberías-codosreductores y otros)
Bomba(+) Motores de fluidos: (Turbinas-rotadores acuadores) (-)
Bombas Una persona al leer esta palabra se le vendrán varias cosas a la mente y eso es verdad ya que todos sabemos que a veces una palabra puede contener muchos significados y la palabra bomba puede hacer referencias y tiene varios significados por ejemplo puede referirse a: una máquina que se usa para extraer, elevar o impulsar líquidos y gases de un lugar a otro, un artefacto explosivo provisto de un mecanismo que lo hace estallar en determinadas condiciones, en especial por impacto, a una bomba pequeña formada por un tubo y un émbolo para inflar las ruedas de la bicicleta, noticia inesperada que causa sorpresa o estupor e inclusivo puede hacer referencia a los globos de goma en ciertos países de habla hispana. Pero dentro de la mecánica esto tiene otro significado y lo describen como es una maquina que absorbe energía mecánica y la restituye al liquido que lo atraviesa, estos se utilizan para impulsar toda clase de líquidos (agua, aceites de lubricación, combustibles, etc). Pero definiéndolo mejor vamos a decir que una bomba es una maquina hidráulica que convierte la energía mecánica en energía de presión, transferido a un fluido, lo que nos da a entender que el fluido recibe la energía lo que produce el movimiento de este al igual que la presión.
Hay una variedad de bombas para determinadas aplicaciones pero las mas generales son: De embolo alternativo, De embolo rotativo y roto dinรกmicos.
Dentro de los criterios mas importantes que permiten escoger un sistema de bombeo adecuado son: Presiรณn ultima, Presiรณn de proceso, Velocidad de bombeo, Tipo de fluido a bombear.
Dentro del alance energético de una bomba se puede tener en cuentas dos cosas las cuales serian. De Bernoulli, se sabe que la línea de energía esta dada por la suma e la carga de posición, carga de presión y carga de velocidad: También se tiene que al trabajar con fluidos reales, se debe tener en cuenta las perdidas que se producen por rozamiento con la tubería que contiene el fluido, y por accesorios Cuando aplicamos Bernoulli a una bomba esta presentara dos puntos: • Si aplicamos el Bernoulli al caso de una bomba, hay que hacerlo entre la brida de aspiración (A) y la de impulsión (I), y se debe tener en cuenta la energía que proporciona la bomba al fluido (altura de la bomba, HB), quedando la ecuación: • Todas las alturas (de presión, velocidad, geodésico y de la bomba) se suelen expresar en metros de columna de liquido (m.c.l) Es cierto que dentro de los conceptos de bombas en relación con mecánica existan muchas formulas y análisis de esto pero también otro punto de ellos serian la presencia de curvas características:
• Altura en función del caudal: =
• Rendimiento en función del caudal:
• Potencia en función del caudal:
Aparte de todas estas formulas también están las de potencia efectiva que es la potencia transmitida por la bomba y la potencia nominal que no es mas que la potencia del motor que acciona la bomba. Potencia Efectiva
Potencia nominal
Pe=potencia efectiva. Pn=potencia nominal. Q=flujo volumétrico. Pe=potencia efectiva. Y=peso especifico. Em=eficiencia mecanica HM=perdida o carga es la capacidad que por la presencia de de la bomba.
tiene el motor (%).
A la hora de emplear los cálculos para poder determinar el funcionamiento de las bombas se debe tener en consideración una serie de conceptos: • Aspiración: elevado desde el agua desde su nivel hasta la bomba, por medio de la tubería de aspiración, en esta fase la bomba ejerce un vacío en la tubería de aspiración, con el fin de que el agua pueda subir por ella impulsada por la presión atmosférica. • Impulsión: conducción del desde la bomba hasta su destino, por medio de la tubería de impulsión. En esta fase la boba ejerce la presión necesaria para que el agua se traslade a lo largo de la tubería de impulsión. • Altura geométrica de aspiración (Ha): es la distancia vertical existente entre el eje de la bomba y el nivel inferior del agua. • Altura geométrica de impulsión (Hi): es la distancia vertical existente entre el nivel superior del agua y el eje de la bomba. • Altura geométrica de elevación: es la distancia vertical existente entre los niveles superior e inferior del agua. • Altura manométrica de aspiración (Ha+Hf): es igual a la altura geométrica de aspiración mas las perdidas de carga en la tubería de aspiración.
• Altura manométrica de impulsión (Hi+Hf): es igual a la altura geométrica de impulsión mas las perdidas de carga en la tubería de impulsión. • Altura manométrica total o altura total de elevación (Hm): es la suma de las alturas manométricas de aspiración e impulsión. Esta debe ser suministrada por la bomba, y es independiente del peso especifico del liquido, por lo que solo puede expresarse en metros de columna de agua (mca). • Desplazamiento: es el caudal teórico que entrega la bomba (ejem: gal/min,, 1/s). • Deslizamiento: es la perdida de caudal debido a las curvas del liquido dentro de la bomba. • Capacidad: caudal verdadero que produce la bomba y es igual al caudal de desplazamiento menos el caudal de deslizamiento. • Potencia hidráulica: es la potencia requerida por la bomba solo para elevar el liquido. • Potencia absorbida o alfreno: es igual a la potencias hidráulica mas la potencia consumida para vencer rozamientos.
Turbina Una turbina es un dispositivo que genera potencia mecánica en rotación a partir de la energía de una corriente de fluido. Esa energía, que originalmente es de carga o presión, se convierte en energía de velocidad al pasar por un sistema de aspas estacionarios y movibles en la turbina.
Los fluidos de empleo más comunes en las turbinas son el vapor, el aire caliente, los gases de combustión y agua. El vapor producido en calderas que queman combustibles fósiles o en reactores nucleares es lo que más se utiliza en turbinas de generación de electricidad, propulsión de buques e impulsiones mecánicas. La turbina de gas tiene tales empleos además de la propulsión de aeronaves mientras que las turbinas hidráulicas son utilizadas para generar electricidad.
EcuacionEs
La Energía necesaria para elevar una masa “m” de líquido a una altura “Ht ” es equivalente al trabajo que se debe realizar CONTRA la gravedad El Trabajo que desarrolla dicha fuerza para desplazar la masa “m”:
Por lo tanto, la Potencia necesaria para elevar el fluido es:
sería potencianecesaria desarrollada por PorSimilar lo tanto, la la Potencia fluido en es: una turbina para elevarelel fluido
Algunas Transformaciones son las siguientes