Actividad 7 - Lab Mec de Fluidos - Gera Torres (6)

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN
 FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS
ACTIVIDAD 7 – EQUILIBRIO RELATIVO
 DÍA: MARTES HORA: V5 
FECHA:
 SAN NICOLÁS DE LOS GARZA, N.L. A 22 DE OCTUBRE DE 2022
INTRODUCCIÓN
Aunque las bombas hidráulicas no generan presión, sino movimiento de líquidos, obtener resultados sobre medidas, ya sea en hidrografía, en hidráulica o en los procesos industriales es de vital importancia junto con la presión, el volumen, la velocidad y caudal.
Es por ello que las aplicaciones son frecuentes para mediciones de los niveles de estanques y recipientes de todo tipo en canales, pozos o vertederos, por mencionar algunos ejemplos.
Estas medidas sirven para determinar el contenido de los tanques para llegar a accionar dispositivos de alarma y seguridad en los recipientes a presión, para el accionamiento de válvulas y vertederos en la regulación de las centrales hidroeléctricas, para la determinación de la altura de la lámina en vertederos de medidas.
En la industria química la medida de nivel se requiere para determinar la cantidad exacta de líquidos que hay que administrar en un proceso de mezcla; todo esto para finalmente conocer las medidas del nivel de fluido en los procesos de destilación.
Es por ello que los avances que han ido sucediendo a lo largo del tiempo han ido simplificando todas estas labores para hacerlas más sencillas para la sociedad con el fin de obtener resultados mucho mejores y más precisos que antes.
Los aparatos y las herramientas que se utilizan para medir ciertas características de alguna propiedad en específico han ido cambiando, ya sea implementándoles algún aditamento práctico o incluso fabricar alguno completamente nuevo, conservando quizás alguna característica que ya tenía pero con ciertas mejoras.
De acuerdo con afirmaciones dadas en el pasado, la presión representa la intensidad de la fuerza que se ejerce sobre una unidad de área de la superficie considerada. Cuanto mayor sea la fuerza que actúa sobre una superficie dada, mayor será la presión y cuando menos sea la superficie para una fuerza dada, menor será la presión resultante.
MARCO TEÓRICO
La bomba hidráulica es un dispositivo que transforma energía mecánica (torque y velocidad del motor) en hidráulica (caudal).
Cuando una bomba opera, cumple dos funciones: primero, su acción mecánica crea un vacío en la succión lo cual permite que la presión atmosférica fuerce líquido del tanque o reservorio hacia la entrada de la misma. Segundo, la misma acción entrega éste líquido a la salida de la bomba y lo empuja hacia el circuito hidráulico.
Es importante destacar que una bomba produce movimiento del líquido (caudal), las bombas no generan presión. Se genera el caudal necesario para el desarrollo de la presión en el sistema, la cual es realmente resultado de la resistencia al flujo. Por ejemplo: la presión de un fluido a la salida de la bomba es nula si ésta no está conectada a un sistema o carga. De igual manera, si una bomba está entregando caudal a un sistema, la presión sólo llegará al nivel necesario para vencer la resistencia de la carga aplicada al mismo.
CLASIFICACIÓN DE LAS BOMBAS
Todas las bombas pueden ser clasificadas como: de desplazamiento positivo y de desplazamiento negativo o roto-dinámico. Las últimas producen un flujo continuo, sin embargo, como no cuentan con un sistema de sellado positivo interno que evite el deslizamiento, su caudal de salida varía considerablemente con cambios en la presión en el sistema. Las bombas centrífugas y de hélice son ejemplos de bombas de desplazamiento negativo.
 Bomba centrífuga Bomba de hélice
BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO NEGATIVO
Las bombas de este grupo son las que más se usan en las distintas aplicaciones y prácticamente han desplazado casi completamente a las bombas reciprocan tés y rotativas por su adaptabilidad a las condiciones de servicio más diversas. Podemos decir que las bombas centrífugas, de flujo mixto y axial se encuentran entre las máquinas que más se usan en la técnica moderna, paralelamente al motor eléctrico.
Si la salida de una bomba de desplazamiento negativo fuese bloqueada, la presión se incrementaría, pero el caudal bajaría a cero. Aunque el elemento de bombeo continuaría en movimiento, el caudal se anularía debido al deslizamiento o fuga interna.
También se les conoce como bombas de volumen variable, bombas de volumen variable.
A este caso pertenecen:
· Las bombas de engranajes: Los volúmenes variables para bombas de engranes únicamente son utilizables si se varía la velocidad de impulsión de la bomba. El factor de escape uniforme prohíbe la eficiencia constante con velocidad variable y elimina a las bombas de engranes para uso potencial de volumen variable.
· Las bombas centrífugas: Su elemento propulsor es el rodete giratorio. En este tipo de bombas, se transforma la energía mecánica recibida en energía hidro-cinética imprimiendo a las partículas cambios en la proyección de sus trayectorias y en la dirección de sus velocidades. Es muy importante en este tipo de bombas que la descarga de las mismas no tenga contrapresión pues si la hubiera, dado que la misma regula la descarga, en el caso límite que la descarga de la bomba estuviera totalmente cerrada, la misma seguiría en movimiento NO generando caudal alguno trabajando no obstante a plena carga con el máximo consumo de fuerza matriz.
· Las bombas de pistón: Son las mejores adaptadas para diseños de volumen variable, y las bombas axiales de pistón generalmente son consideradas como las más eficientes de todas las bombas, y son por sí solas las mejores para cualquier condición de volumen variable. Las bombas radiales de pistón son también utilizables para producir volúmenes variables.
 Bomba de engranajes Bomba de pistón
BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
Por otra parte, en una bomba de desplazamiento positivo, la fuga interna es despreciable en comparación con el caudal de salida. Si el puerto de salida fuese bloqueado, la presión se incrementaría instantáneamente hasta el punto que el elemento de bombeo, la carcasa u otro elemento interno falle (probablemente explotaría, a menos que el eje falle primero), o el accionamiento principal se apagaría por sobrecarga.
Una bomba de desplazamiento positivo es aquella que desplaza (entrega) la misma cantidad de fluido por cada ciclo de rotación del elemento de bombeo. La entrega constante durante cada ciclo es posible gracias a las tolerancias que existen entre el elemento de bombeo y su contenedor (estator, bloque de pistones, carcasa, etc.). La cantidad de líquido (fuga interna) que pasa a través del elemento de bombeo en una bomba de desplazamiento positivo es mínima y despreciable en comparación con el caudal máximo teórico de la bomba y el volumen por ciclo permanece relativamente constante a pesar de los cambios de presión en el sistema. Vale destacar que si la fuga interna es sustancial, es un indicativo que la bomba no está operando correctamente y posiblemente deba ser reparada o reemplazada.
Las bombas de desplazamiento positivo pueden ser fijas o variables. El caudal de una bomba de desplazamiento fijo se mantiene constante a lo largo del ciclo de bombeo y a una velocidad específica, mientras que aquél en una bomba de desplazamiento variable puede ser modificado alterando la geometría de la cavidad de desplazamiento.
En las bombas de desplazamiento positivo existe una relación directa entre el movimiento de los elementos de bombeo y la cantidad de líquido movido.
Todas las bombas de desplazamiento positivo cuentan de una pieza giratoria con varias aletas (paletas) que se mueven en una carcasa muy ajustada. Esto evita fugas del producto dentro de la bomba y aumenta la eficiencia del bombeo. El líquido queda atrapado en los espacios entre las aletas y pasa a una zona de mayor presión. Un dispositivo corriente de estetipo es la bomba de engranajes, formada por dos ruedas dentadas engranadas entre sí. En este caso, las aletas son los dientes de los engranajes.
En todas estas bombas, el líquido se descarga en una serie de pulsos, y no de forma continua, por lo que hay que tener cuidado para que no aparezcan condiciones de resonancia en los conductos de salida que podrían dañar o destruir la instalación.
En las bombas alternativas se colocan con frecuencia cámaras de aire en el conducto de salida para reducir la magnitud de estas pulsaciones y hacer que el flujo sea más uniforme.
Una de las más importantes en esta clasificación son las alternativas:
· En este tipo de bombas la energía mecánica recibida se transforma directamente en energía de presión que se transmite hidrostáticamente en el sistema hidráulico.
· En las bombas de desplazamiento positivo siempre debe permanecer la descarga abierta, pues a medida que la misma se obstruya, aumenta la presión en el circuito hasta alcanzar valores que pueden ocasionar la rotura de la bomba. Por tal razón siempre se debe colocar inmediatamente a la salida de la bomba una válvula de alivio o de seguridad con una descarga al tanque y con registro de presión.
Otros nombres utilizados para describir éste tipo de bombas son hidrostáticas para aquellas de desplazamiento positivo e hidrodinámica para las de desplazamiento negativo. Hidrostático significa que la bomba convierte energía mecánica a hidráulica con una cantidad relativamente menor de fluido y velocidad. En una bomba hidrodinámica, la velocidad del líquido y movimiento son mayores; la presión de salida es dependiente de la velocidad a la cual el líquido opera.
OTRO TIPOS DE BOMBAS
BOMBAS RECIPROCANTES
El principio de desplazamiento positivo se ilustra de manera clara en la bomba reciprocante, la más elemental de éste tipo mostrada en la figura. A medida que el pistón se extiende, el vacío parcial creado en la cámara de bombeo sustrae líquido del reservorio a través de la válvula anti retorno en la entrada hacia la misma. Éste vacío parcial ayuda a que la válvula anti retorno de salida se asiente firmemente. El volumen de líquido succionado hacia la cámara es conocido debido a la geometría de la carcasa, en éste caso, un cilindro.
BOMBAS ROTATIVAS
En una bomba rotativa, la rotación lleva al líquido desde la succión hasta la salida. Las bombas rotativas son generalmente clasificadas de acuerdo al tipo de elemento que transmite al líquido, por lo que hablamos de una bomba de engranajes, émbolo giratorio, paletas o bombas rotativas de pistones.
TOMA DE DATOS
	N (RPM)
	W (rad/s)
	hmáx real (cm)
	hmáx teórica (cm)
	234
	108.06
	13.5
	3.21
	220
	101.59
	12.5
	2.84
	198
	91.43
	11
	2.41
	180
	83.12
	9
	1.90
	154
	71.11
	7
	1.39
CONCLUSIÓN
Tener el debido conocimiento sobre el correcto uso y cómo reaccionan cada uno de los distintos tipos de instrumentos que se utilizan para hacer la medición de las diferentes presiones que se puedan llegar a querer saber, ya sea para su uso en la vida diaria como en la industria, tiene su importancia ya que podría significar la diferencia entre conocer el resultado correcto y por lo tanto obtener un dato erróneo en la realización de la tarea o trabajo en la industria.
Por lo cual aparte de que algunas empresas dan la debida capacitación a sus empleados sobre la utilización de sus diversos instrumentos o maquinaria, también tiene su debida relevancia inspeccionar y revisar todo antes y después de realizar la tarea requerida, con el fin de detectar la posible falta de algún material o aditamento del mismo instrumento y evitar errores en las mediciones o hasta posibles riesgos dependiendo del equipo utilizado.
Es esencial realizar un efectivo control del mantenimiento. Como con cada tipo de instrumentos, se deben tener reglas estandarizadas que regulen la compra, capacitación del personal, almacenaje, mantenimiento e inspección periódica.
FUENTES DE INFORMACIÓN
· https://www.hydraulicspneumatics.com/blog/principios-ingenieriles-b-sicos-bombas-hidr-ulicas
· https://oposicionbomberoonline.org/bombas-desplazamiento-positivo-negativo-14-5-2018/