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Hidrulica Bsica Objetivo: Definir e Ilustrar los Conceptos
de:Presion de Vapor CavitacinNPSH (Requerido &
Disponible)Presion & Velocidad (Bernoulli) Carga
RadialAcumulacin de Calor & Flujo Estable MnimoRPM vs.
DesgasteDuracin: 30-40 MinutosNOTE: Su Participacin es de Crucial
Importancia.
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PRESIN = Fuerza / reaEs el Peso de la columna de liquido por
unidad de rea .Ejemplos:100 ft de agua = 43 Libras por Pulgada2
(PSI)Columna de aire desde el nivel del mar a la estratosfera es
igual a 14.696 libras por Pulgada2 (PSI)1 PSI = 2.31 Pies de
AguaPresion Absoluta = Presion de manmetro +14.696 14.696 = Una
atmsfera
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DefinicionesPresion = Peso del Liquido (Tambin Cabeza
Estatica)Cabeza Esttica en PIES =( PSI x 2.31) dividido por la
densidad del liquido
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DefinicionesPresion (Esttica) Presion Atmosferica en la
superficie del liquido + Peso de la columna de agua ( La cual
llamaremos presion de cabeza o Cabeza Estatica)
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DefinicionesCabeza esttica Total = Cabeza Esttica de descarga +
Altura de SuccinO = Cabeza esttica Total = Cabeza Esttica de
descarga + Cabeza de Succin
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Caudal & Presion Diferencia en bombas centrifugas y de
Desplazamiento Positivo (DP).
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Bombas DP El Caudal es funcin de el volumen del capsulismo y la
cantidad que este viaja de succin a descarga (RPM)
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Bombas DP La presion es funcin de la friccion del sistema
cualquiera ella fuese. Por ejemplo: Si cerramos una vlvula la
presion sigue aumentando por que el liquido no deja de llegar al
sistema de descarga
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En CentrifugasEl Caudal es funcin de que tan rpido sale el
volumen del capsulismo el cual depende de la velocidad pero tambin
de la resistencia que tiene que vencer.
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En CentrifugasPresion depende de la velocidad que pueda impartir
el impulsor para que el liquido alcance una altura "H"= Cabeza
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Recordando Fsica - Objetos en Cada Libre (1)"H"=V2/2g g=32
ft/SecV=Dist./t =DpRPM (Pul-Min)=DpRPM ( Ft/Seg) 720
(2)V=(DxRPM)/229
Remplazando (2) en (1) H=(DxRPM)2 3'377,200
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Formulas Bsicas Potencia Hidrulica = Caudal (GPM)xCET(ft)x
Densidad = GPM x PSI 3960 1714
Potencia Absorbida = Caudal (GPM)xCET(ft)x Densidad = GPM x PSI
3960 x Eficiencia . 1714xEffcy
Cabeza en Pies de Agua = Libras por Pulgada Cuadrada (PSI) x
2.31 KW = HPx.746
Costo de Energas GPMx CETx Densidad x 0.746x $ por KW x # Horas
3960 x eficiencia de la Bomba
CET=Cabeza Esttica Total H Mx..=(D"xRPM)2 3'356,224
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Presion d vapor (PV) La presion absoluta que trasforma al
liquido en vapor a una temperatura.PV de agua PURA a 100C = 14.696
PSI(al nivel del mar) Presion Atmosfrica = 33.95 pies de agua
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P.V. Varia con..El Liquido, Su Temperatura, La Altura & Los
gases Disueltos. La P.V de Soluciones > Liquido Original tambin
con diferente temperatura de ebullicinEjemplos: A presion
atmosfrica y una temperatura especifica los aceites lubricantes
disuelven hasta un 10% de aire por volumen mientras que la gasolina
puede disolver hasta un 20%.
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CAVITACION Cuando el liquido entra en ebullicin en la linea de
succin o el impulsor de la bomba.Sucede cuando la:Presion del
Liquido < Presion de Vapor Entonces empiezan a existir
burbujas
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NPSHPresion Neta Positiva de Succin (NPSH)Es el nivel de energa
del liquido expresada en altura equivalente de columna de agua. El
Instituto Hidrulico lo define como la energa requerida por la bomba
para perdidas superiores al 3% (5% en bombas de DP) de capacidad
inherentes a vaporizacin en el ojo del impulsor. Se Define
como:"Disponible (NPSHD) en un sistema & Requerido (NPSHR) por
la bomba
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EFECTOS DE LA CAVITACIONCuando la presion del liquido aumenta
las burbujas implotan causando daos a:La Estructura del Material,
(visible como porosidad en las carcazas e impulsores)Hay Perdida de
Capacidad.Como las burbujas NO son simtricas causan Vibraciones que
van en detrimento de la vida de los rodamientos, y sellos
mecanicosEN BOMBAS CENTRIFUGAS
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EABCDTURBULENCIA, FRICCION, PERIDAS DE ENTRADAEN LA PUNTA DE LOS
ALAVES AUMENTO DE PRESION DEL IMPULSOR Y CARCAZAABCDEPerdidas de
entradaFRICCIONINCREASING PRESSUREPunto de presiones bajas donde
empieza la vaporizacinPUNTOS A LO LARGO DEL CAMINO DEL
LIQUIDOPresiones relativas dentro de la bombaEl NPSHr se refiere
siempre a la cada de presion del liquido viajando dentro de la
bomba y relativo al centro del impulsor. Su causa principal es
FRICCION Y TURBULENCIAPRESIONES RELATIVAS EN LA SUCCION
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When happen at the tip is discharge re-circulation effect.
Cavitation in the same shape & form but happen near the eye of
the impellerCuando sucede en la punta del impulsor la causa es
Recirculacin en la descarga. La Cavitacin es de la misma forma pero
sucede cerca al ojo del impulsor
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EFECTOS DE LA CAVITACIONComo las velocidades de rotacin son
menores las implosiones causan:Daos menores a la Estructura del
Material, Perdida de Capacidad.Por lo general el flujo a los sellos
es inducido y las burbujas van en detrimento de la vida de los
sellos mecanicosEN BOMBAS DE D.P.
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En general se usa la velocidad de cabeza (hv) conjuntamente con
las constantes de friccion K (Coeficiente de resistencia) para los
clculos de perdidas de friccion (hf). hf=K (hv)El Principio de
BernoulliO de Conservacin de energa, establece que friccin y
velocidad de cabeza son elementos intercambiables en un sistema de
lquidos incomprensibles (mas calor generado).p1/g + (hv at 1) + Z1
= p2/g + (hv at 2) + Z2 Donde p = presion g = Gravedad Especifica
& Z= Altura de columnaTambin se puede expresar como Diff. P +
Diff.V + Diff. Z=0
Bernoulli
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NPSHA= ha - Hpv (+/-) hst -hfs Dondeha Presion Absoluta en la
superficie del liquidoHpv Presion de Vap (pies) a la temp.de
bombeo(+/-) hst Col. Estatica ft sobre (+) / debajo (-) (imp.)hfs
La suma de todas la friccion en la linea de succin (pies)
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Bomba 3x2-6 a 3600 rpmTpica Curva de Centrifuga
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Leyes de Afinidad Para puntos cerca al MPE y Visc y densidad =
agua Para variaciones menores del dimetro del impulsorD1 = Caudal 1
= Cabeza11/2 D2 Caudal2 Cabeza 2 1/2Para Variaciones de velocidad
(Dimetro Constante)RPM1 = Caudal1 = Cabeza 1 1/2RPM2 Caudal2 Cabeza
2 1/2&BHP1 = RPM13BHP2 RPM23.
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Cambios en velocidad y tamao general tringulos de velocidad
similares.Las Ecuaciones muestran que los Caudales varan
linealmente con las RPMEl Caudal es proporcional a las RPM y el
cubo del dimetroLa Cabeza (Presion) es proporcional al cuadrado del
Dimetro ( a velocidad constante) y al cuadrado de las RPM ( a
dimetro constante)La Potencia es proporcional a la densidad y al
cubo de las RPM.Para puntos cercanos al MPE (mejor punto de
eficiencia) y viscosidades y densidad cercanas al agua
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Bomba GX3 con liquido de 3000 SSU a 40PSI y 348 RPMTpica Curva
de Bomba de D.P.
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Caudal es proporcional a VelocidadLa Presion no es dependiente
del Caudal. BHP varia linealmente con Velocidad, & ViscoNPSHr
varia linealmente con la relacin Volumen-Holguras del capsulismo,
la Visc RPM
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Vel. De la punta del Impulsor=V=(rpm x D)/229 D=Iametro Impulsor
& V=Velociad en la periferia del Imp. En Ft x SecEl factor
clave de consideracin es RPM & Dimetro NO su velocidad en la
puntaEjemplo: En una bombasVelocidad en la MAGNUM RPM RPMPunta del
impulsor3x2-13 (6"dia)3400 89 ft/sec3x2-13 (10"dia)1740 80
ft/sec3x2-13 (13"dia)1400 80 ft/sec250gpm a 110 TDH. Todas
corriendo de 1400 a 3400 RPMs con un avariacion maxima de velocidad
en la punta del impulsor del 11% (89-80). Se puede consluir que: El
Cociente Vida -&- Velocidad (SLF)= (RPM2/RPM1)2.5Dia
Impulsor6"1 periodo de tiempo105.3 veces mas que la 10x8-1413"9
veces mas que el de 6" & 1.7 veces mas que la de 10"Porque:Las
velocidades bajas tienen mucha mas rea de desgaste sin que sufra la
integridad geomtrica del impulsor.Las velocidades de entrada del
flujo son muy inferiores en las bombas de impulsor grandeLa bomba
de impulsor de 6" tiene velocidades de entrada al impulsor 60%
mayores que la de impulsor de 13"La cantidad de desgaste en
proporcin al rea total hace que una pulgada de desgaste (asumiendo
un buje de 4 pulgada) represente el 50% del rea total de la de 6"
mientras que 30% de la de 10" y solo 22% de el de 13"Desgaste &
Vida til en Servicios Abrasivos
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VelocidadCoeficiente de friccion. (Dureza de partcula,
concentracin) Presion del contactoDesgaste en bombas de D.P.
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