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¿Qué es el factor de fricción para el flujo de transición? Definición

2019-09-30 por Nick Connor

El factor de fricción de Darcy contiene grandes incertidumbres en este régimen de flujo y no se entiende bien. Factor de fricción para flujo transicional

Regímenes de flujo

Flujo laminar. Para fines prácticos, si el número de Reynolds es menor que 2000 , el flujo es laminar. El número de transición aceptado de Reynolds para el flujo en una tubería circular es Re _{d, crit} = 2300.

Flujo transitorio. En los números de Reynolds entre aproximadamente 2000 y 4000, el flujo es inestable como resultado del inicio de la turbulencia. Estos flujos a veces se denominan flujos de transición.

Flujo turbulento. Si el número de Reynolds es mayor que 3500 , el flujo es turbulento. La mayoría de los sistemas de fluidos en las instalaciones nucleares operan con flujo turbulento.

Factor de fricción de Darcy para flujo de transición

En los números de Reynolds entre aproximadamente 2000 y 4000, el flujo es inestable como resultado del inicio de la turbulencia. Estos flujos a veces se denominan flujos de transición. El factor de fricción de Darcy contiene grandes incertidumbres en este régimen de flujo y no se entiende bien.

Diagrama de Moody — Fuente: Donebythesecondlaw en Wikipedia en inglés, CC BY-SA 3.0,
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4681366

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Este artículo se basa en la traducción automática del artículo original en inglés. Para más información vea el artículo en inglés. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducción, envíela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.

¿Qué es el factor de fricción para el flujo laminar? Definición

2020-01-202019-09-30 por Nick Connor

El factor de fricción de Darcy para flujos laminares (lentos) es una consecuencia de la ley de Poiseuille que se da mediante las siguientes ecuaciones: f = 64 / Re

Factor de fricción de Darcy para flujo laminar

Para fines prácticos, si el número de Reynolds es menor que 2000, el flujo es laminar . El número de Reynolds de transición aceptado para el flujo en una tubería circular es Re _{d, crit} = 2300. Para el flujo laminar, la pérdida de carga es proporcional a la velocidad en lugar de la velocidad al cuadrado, por lo que el factor de fricción es inversamente proporcional a la velocidad .

El factor de fricción de Darcy para flujos laminares (lentos) es una consecuencia de la ley de Poiseuille que se da mediante las siguientes ecuaciones:

Flujo laminar:

Re <2000
velocidad ‘baja’
Las partículas fluidas se mueven en línea recta.
Las capas de agua fluyen unas sobre otras a diferentes velocidades sin prácticamente mezclarse entre capas.
El perfil de velocidad de flujo para flujo laminar en tuberías circulares es de forma parabólica, con un flujo máximo en el centro de la tubería y un flujo mínimo en las paredes de la tubería.
La velocidad de flujo promedio es aproximadamente la mitad de la velocidad máxima.
El análisis matemático simple es posible.
Raras en la práctica en sistemas de agua .

Fuente: Donebythesecondlaw en Wikipedia en inglés, CC BY-SA 3.0,
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4681366

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¿Qué es la aspereza relativa de la tubería? Definición

2020-01-202019-09-30 por Nick Connor

La cantidad utilizada para medir la rugosidad de la superficie interna de la tubería se denomina rugosidad relativa. Es igual a la altura de las irregularidades de la superficie (ε) dividida por el diámetro de la tubería (D). Ingenieria termal

Rugosidad Relativa

La cantidad utilizada para medir la rugosidad de la superficie interna de la tubería se llama rugosidad relativa , y es igual a la altura promedio de las irregularidades de la superficie (ε) dividida por el diámetro de la tubería (D).

, donde tanto la altura promedio de las irregularidades de la superficie como el diámetro de la tubería están en milímetros.

Si conocemos la rugosidad relativa de la superficie interna de la tubería, entonces podemos obtener el valor del factor de fricción de la Tabla Moody .

El gráfico de Moody (también conocido como diagrama de Moody) es un gráfico en forma no dimensional que relaciona el factor de fricción de Darcy , el número de Reynolds y la rugosidad relativa para un flujo completamente desarrollado en una tubería circular.

Resumen:

La pérdida de carga del sistema hidráulico se divide en dos categorías principales :
- Pérdida de carga importante : debido a la fricción en tuberías rectas
- Pérdida de carga menor : debido a componentes como válvulas, curvas …
La ecuación de Darcy se puede usar para calcular pérdidas importantes .
El factor de fricción para el flujo de fluido se puede determinar usando un gráfico Moody .
El factor de fricción para el flujo laminar es independiente de la rugosidad de la superficie interna de la tubería. f = 64 / Re
El factor de fricción para el flujo turbulento depende en gran medida de la rugosidad relativa . Está determinado por la ecuación de Colebrook. Debe notarse que, en números de Reynolds muy grandes , el factor de fricción es independiente del número de Reynolds.

¿Por qué la pérdida de cabeza es tan importante?

Como se puede ver en la imagen, la pérdida de carga es una característica clave de cualquier sistema hidráulico. En los sistemas, en los que se debe mantener cierto caudal (por ejemplo, para proporcionar suficiente enfriamiento o transferencia de calor desde el núcleo del reactor ), el equilibrio de la pérdida de carga y la carga añadida por una bomba determina la velocidad de flujo a través del sistema.

Diagrama característico de QH de la bomba centrífuga y de la tubería

factor de fricción darcy - rugosidad relativa

Debe notarse que, en números de Reynolds muy grandes , el factor de fricción es independiente del número de Reynolds . Esto se debe a que el grosor de la subcapa laminar (subcapa viscosa) disminuye al aumentar el número de Reynolds. Para números de Reynolds muy grandes, el grosor de la subcapa laminar es comparable a la rugosidad de la superficie e influye directamente en el flujo. La subcapa laminar se vuelve tan delgada que la rugosidad de la superficie sobresale en el flujo. Las pérdidas por fricción en este caso se producen en el flujo principal principalmente por los elementos de rugosidad que sobresalen, y la contribución de la subcapa laminar es insignificante.

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¿Qué es el factor de fricción de Fanning? Definición

2020-01-202019-09-30 por Nick Connor

El factor de fricción de Fanning, llamado así por John Thomas Fanning, es un número adimensional, que es un cuarto del factor de fricción de Darcy. Fanning Factor de fricción

Fanning Factor de fricción

Hay dos factores de fricción comunes en uso, los factores de fricción Darcy y Fanning .

El factor de fricción de Fanning , llamado así por John Thomas Fanning, es un número adimensional, que es un cuarto del factor de fricción de Darcy , por lo que se debe prestar atención para saber cuál de ellos se usa como factor de fricción. Esta es la única diferencia entre estos dos factores. En todos los demás aspectos son idénticos, y aplicando el factor de conversión de 4 los factores de fricción pueden usarse indistintamente.
f _D = 4.f _F

Se ha determinado que el factor de fricción depende del número de Reynolds para el flujo y el grado de rugosidad de la superficie interna de la tubería (especialmente para el flujo turbulento ). El factor de fricción del flujo laminar es independiente de la rugosidad de la superficie interna de la tubería.

La sección transversal de la tubería también es importante, ya que las desviaciones de la sección transversal circular causarán flujos secundarios que aumentarán la pérdida de carga. Las tuberías y conductos no circulares generalmente se tratan utilizando el diámetro hidráulico .

Resumen:

La pérdida de carga del sistema hidráulico se divide en dos categorías principales :
- Pérdida de carga importante : debido a la fricción en tuberías rectas
- Pérdida de carga menor : debido a componentes como válvulas, curvas …
La ecuación de Darcy se puede usar para calcular pérdidas importantes .
El factor de fricción para el flujo de fluido se puede determinar usando un gráfico Moody .
El factor de fricción para el flujo laminar es independiente de la rugosidad de la superficie interna de la tubería. f = 64 / Re
El factor de fricción para el flujo turbulento depende en gran medida de la rugosidad relativa . Está determinado por la ecuación de Colebrook. Debe notarse que, en números de Reynolds muy grandes , el factor de fricción es independiente del número de Reynolds.

El factor de fricción de Darcy es una cantidad adimensional utilizada en la ecuación de Darcy-Weisbach, para la descripción de pérdidas por fricción en tuberías o conductos, así como para el flujo de canal abierto. Esto también se llama factor de fricción de Darcy-Weisbach , coeficiente de resistencia o simplemente factor de fricción .Se ha determinado que el factor de fricción depende del número de Reynolds para el flujo y el grado de rugosidad de la superficie interna de la tubería (especialmente para el flujo turbulento ). El factor de fricción del flujo laminar es independiente de la rugosidad de la superficie interna de la tubería.

La sección transversal de la tubería también es importante, ya que las desviaciones de la sección transversal circular causarán flujos secundarios que aumentarán la pérdida de carga. Las tuberías y conductos no circulares generalmente se tratan utilizando el diámetro hidráulico .

Rugosidad Relativa

, donde tanto la altura promedio de las irregularidades de la superficie como el diámetro de la tubería están en milímetros.

Si conocemos la rugosidad relativa de la superficie interna de la tubería, entonces podemos obtener el valor del factor de fricción de la Tabla Moody .

Factor de fricción de Darcy para varios regímenes de flujo

La clasificación más común de los regímenes de flujo es de acuerdo con el número de Reynolds. El número de Reynolds es un número adimensional compuesto por las características físicas del flujo y determina si el flujo es laminar o turbulento . Un número creciente de Reynolds indica una turbulencia creciente del flujo. Como se puede ver en el cuadro de Moody, también el factor de fricción de Darcy depende en gran medida del régimen de flujo (es decir, del número de Reynolds).

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¿Qué es el factor de fricción de Darcy? Definición

2020-01-202019-09-30 por Nick Connor

El factor de fricción de Darcy es una cantidad adimensional utilizada en la ecuación de Darcy-Weisbach, para la descripción de pérdidas por fricción en tuberías o conductos, así como para el flujo de canal abierto. Ingenieria termal

Factor de fricción de Darcy

Hay dos factores de fricción comunes en uso, los factores de fricción Darcy y Fanning .

El factor de fricción de Darcy es una cantidad adimensional utilizada en la ecuación de Darcy-Weisbach , para la descripción de pérdidas por fricción en tuberías o conductos, así como para el flujo de canal abierto. Esto también se llama factor de fricción de Darcy-Weisbach , coeficiente de resistencia o simplemente factor de fricción .Se ha determinado que el factor de fricción depende del número de Reynolds para el flujo y el grado de rugosidad de la superficie interna de la tubería (especialmente para el flujo turbulento ). El factor de fricción del flujo laminar es independiente de la rugosidad de la superficie interna de la tubería.

La sección transversal de la tubería también es importante, ya que las desviaciones de la sección transversal circular causarán flujos secundarios que aumentarán la pérdida de carga. Las tuberías y conductos no circulares generalmente se tratan utilizando el diámetro hidráulico .

Rugosidad Relativa

, donde tanto la altura promedio de las irregularidades de la superficie como el diámetro de la tubería están en milímetros.

Si conocemos la rugosidad relativa de la superficie interna de la tubería, entonces podemos obtener el valor del factor de fricción de la Tabla Moody .

Resumen:

La pérdida de carga del sistema hidráulico se divide en dos categorías principales :
- Pérdida de carga importante : debido a la fricción en tuberías rectas
- Pérdida de carga menor : debido a componentes como válvulas, curvas …
La ecuación de Darcy se puede usar para calcular pérdidas importantes .
El factor de fricción para el flujo de fluido se puede determinar usando un gráfico Moody .
El factor de fricción para el flujo laminar es independiente de la rugosidad de la superficie interna de la tubería. f = 64 / Re
El factor de fricción para el flujo turbulento depende en gran medida de la rugosidad relativa. Está determinado por la ecuación de Colebrook. Debe notarse que, en números de Reynolds muy grandes , el factor de fricción es independiente del número de Reynolds.

¿Por qué la pérdida de cabeza es tan importante?

Factor de fricción de Darcy para varios regímenes de flujo

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¿Qué es la ecuación de Darcy-Weisbach? Definición

2020-01-202019-09-30 por Nick Connor

La ecuación de Darcy-Weisbach es una ecuación fenomenológica, que relaciona la pérdida de carga principal debido a la fricción del fluido a lo largo de una longitud determinada de tubería con la velocidad promedio. Ingenieria termal

Ecuación de Darcy-Weisbach

En la dinámica de fluidos, la ecuación de Darcy-Weisbach es una ecuación fenomenológica, que relaciona la pérdida de carga principal o pérdida de presión, debido a la fricción del fluido a lo largo de una longitud determinada de tubería con la velocidad promedio. Esta ecuación es válida para un flujo monofásico totalmente desarrollado, constante e incompresible .

La ecuación de Darcy-Weisbach se puede escribir en dos formas ( forma de pérdida de presión o forma de pérdida de cabeza ). En el formulario de pérdida de cabeza se puede escribir como:

dónde:

Δh = la pérdida de carga debido a la fricción (m)
f _D = el factor de fricción de Darcy (sin unidades)
L = la longitud del tubo (m)
D = el diámetro hidráulico de la tubería D (m)
g = la constante gravitacional (m / s ² )
V = la velocidad media del flujo V (m / s)

Forma de pérdida de presión

dónde:

Δp = la pérdida de presión debido a la fricción (Pa)
f _D = el factor de fricción de Darcy (sin unidades)
L = la longitud del tubo (m)
D = el diámetro hidráulico de la tubería D (m)
g = la constante gravitacional (m / s ² )
V = la velocidad media del flujo V (m / s)

La evaluación de la ecuación de Darcy-Weisbach proporciona información sobre los factores que afectan la pérdida de carga en una tubería.

Tenga en cuenta que la longitud de la tubería o el canal se duplica , la pérdida de carga por fricción resultante se duplicará .
A una velocidad de flujo constante y longitud de la tubería, la pérdida de carga es inversamente proporcional a la cuarta potencia de diámetro (para flujo laminar), y así reducir el diámetro de la tubería a la mitad aumenta la pérdida de carga en un factor de 16. Este es un aumento muy significativo. en pérdida de carga, y muestra por qué las tuberías de mayor diámetro conducen a requisitos de potencia de bombeo mucho más pequeños.
Dado que la pérdida de carga es aproximadamente proporcional al cuadrado del caudal, entonces, si el caudal se duplica , la pérdida de carga aumenta en un factor de cuatro .
La pérdida de carga se reduce a la mitad (para flujo laminar) cuando la viscosidad del fluido se reduce a la mitad .

Con la excepción del factor de fricción de Darcy , cada uno de estos términos (la velocidad de flujo, el diámetro hidráulico , la longitud de una tubería) se puede medir fácilmente. El factor de fricción de Darcy tiene en cuenta las propiedades del fluido de densidad y viscosidad, junto con la rugosidad de la tubería . Este factor puede evaluarse mediante el uso de diversas relaciones empíricas, o puede leerse en gráficos publicados (por ejemplo, gráfico Moody ).

Resumen:

La pérdida de carga del sistema hidráulico se divide en dos categorías principales :
- Pérdida de carga importante : debido a la fricción en tuberías rectas
- Pérdida de carga menor : debido a componentes como válvulas, curvas …
La ecuación de Darcy se puede usar para calcular pérdidas importantes .
El factor de fricción para el flujo de fluido se puede determinar usando un gráfico Moody .
El factor de fricción para el flujo laminar es independiente de la rugosidad de la superficie interna de la tubería. f = 64 / Re
El factor de fricción para el flujo turbulento depende en gran medida de la rugosidad relativa . Está determinado por la ecuación de Colebrook. Debe notarse que, en números de Reynolds muy grandes , el factor de fricción es independiente del número de Reynolds.

¿Por qué la pérdida de cabeza es tan importante?

Cabezal hidráulico - Línea de grado hidráulico — Línea de grado hidráulico y líneas de cabeza total para una tubería de diámetro constante con fricción. En una tubería real hay pérdidas de energía debido a la fricción, que deben tenerse en cuenta, ya que pueden ser muy significativas.

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Este artículo se basa en la traducción automática del artículo original en inglés. Para más información vea el artículo en inglés. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducción, envíela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.

¿Qué es la pérdida de presión en la tubería? Pérdida de fricción en la tubería: definición

2020-01-202019-09-30 por Nick Connor

La pérdida de presión en la tubería o la pérdida por fricción en la tubería es aproximadamente proporcional al cuadrado del caudal en la mayoría de los flujos de ingeniería. Pérdida de presión en tubería

Pérdida de presión en tubería – Pérdida por fricción

La pérdida de presión en la tubería, que está asociada con la pérdida de energía por fricción por longitud de tubería, depende de la velocidad del flujo, la longitud de la tubería, el diámetro de la tubería y un factor de fricción basado en la rugosidad de la tubería, y si el flujo es laminar o turbulento (es decir, el número de Reynolds del flujo).

Aunque la pérdida de presión representa una pérdida de energía , no representa una pérdida de energía total del fluido. La energía total del fluido se conserva como consecuencia de la ley de conservación de la energía . En realidad, la pérdida de carga debido a la fricción produce un aumento equivalente en la energía interna (aumento de la temperatura) del fluido.

Por observación, la pérdida por fricción en la tubería es aproximadamente proporcional al cuadrado del caudal en la mayoría de los flujos de ingeniería (flujo de tubería turbulento completamente desarrollado).

La ecuación más común utilizada para calcular la pérdida de presión en una tubería, tubo o conducto es la ecuación de Darcy-Weisbach .

Ecuación de Darcy-Weisbach

La ecuación de Darcy-Weisbach en la forma de pérdida de presión se puede escribir como:

dónde:

Δp = la pérdida de presión debido a la fricción (Pa)
f _D = el factor de fricción de Darcy (sin unidades)
L = la longitud del tubo (m)
D = el diámetro hidráulico de la tubería D (m)
g = la constante gravitacional (m / s ² )
V = la velocidad media del flujo V (m / s)

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Resumen:

La pérdida de carga del sistema hidráulico se divide en dos categorías principales :
- Pérdida de carga importante : debido a la fricción en tuberías rectas
- Pérdida de carga menor : debido a componentes como válvulas, curvas …
La ecuación de Darcy se puede usar para calcular pérdidas importantes .
El factor de fricción para el flujo de fluido se puede determinar usando un gráfico Moody .
El factor de fricción para el flujo laminar es independiente de la rugosidad de la superficie interna de la tubería. f = 64 / Re
El factor de fricción para el flujo turbulento depende en gran medida de la rugosidad relativa . Está determinado por la ecuación de Colebrook . Debe notarse que, en números de Reynolds muy grandes , el factor de fricción es independiente del número de Reynolds.

¿Por qué la pérdida de cabeza es tan importante?

La evaluación de la ecuación de Darcy-Weisbach proporciona información sobre los factores que afectan la pérdida de carga en una tubería.

Tenga en cuenta que la longitud de la tubería o el canal se duplica , la pérdida de carga por fricción resultante se duplicará .
A una velocidad de flujo constante y longitud de la tubería, la pérdida de carga es inversamente proporcional a la cuarta potencia de diámetro (para flujo laminar), y así reducir el diámetro de la tubería a la mitad aumenta la pérdida de carga en un factor de 16. Este es un aumento muy significativo. en pérdida de carga, y muestra por qué las tuberías de mayor diámetro conducen a requisitos de potencia de bombeo mucho más pequeños.
Dado que la pérdida de carga es aproximadamente proporcional al cuadrado del caudal, entonces, si el caudal se duplica , la pérdida de carga aumenta en un factor de cuatro .
La pérdida de carga se reduce a la mitad (para flujo laminar) cuando la viscosidad del fluido se reduce a la mitad .

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Qué es el impulsor – Tipos de impulsores – Definición

2020-01-202019-09-30 por Nick Connor

El diseño del impulsor es el factor más importante para determinar el rendimiento de una bomba centrífuga. Tres tipos básicos de impulsores: abierto, semiabierto, cerrado.

Tipos de impulsores en bombas centrífugas

El diseño del impulsor es el factor más importante para determinar el rendimiento de una bomba centrífuga. Un impulsor diseñado adecuadamente optimiza el flujo mientras minimiza la turbulencia y maximiza la eficiencia .

El impulsor de una bomba centrífuga puede ser de tres tipos básicos :

Impulsor abierto. Los impulsores abiertos tienen las paletas libres en ambos lados. Los impulsores abiertos son estructuralmente débiles. Por lo general, se usan en bombas de pequeño diámetro y de bajo costo y bombas que manejan sólidos suspendidos.
Impulsor semiabierto . Los álabes son libres por un lado y cerrados por el otro. La cubierta agrega resistencia mecánica. También ofrecen mayores eficiencias que los impulsores abiertos. Se pueden usar en bombas de diámetro medio y con líquidos que contienen pequeñas cantidades de sólidos en suspensión. Debido a la minimización de la recirculación y otras pérdidas, es muy importante que exista un pequeño espacio libre entre los álabes del impulsor y la carcasa.
Impulsor cerrado . Las paletas se encuentran entre los dos discos, todo en un solo bastidor. Se utilizan en bombas grandes con altas eficiencias y bajo cabezal de succión positivo neto requerido . Las bombas centrífugas con impulsor cerrado son las bombas más utilizadas para el manejo de líquidos transparentes. Dependen de anillos de desgaste de espacio libre cercano en el impulsor y en la carcasa de la bomba. El impulsor cerrado es un diseño más complicado y costoso, no solo por el impulsor, sino que también se necesitan anillos de desgaste adicionales.

Las palas del impulsor pueden ser:

Diseño de cuchilla curvada hacia atrás (diseño preferido debido a la pendiente negativa de la curva de rendimiento)
Diseño de cuchilla radial
Diseño de cuchilla curvada hacia adelante (debido a las condiciones de pendiente positiva, este diseño puede provocar un aumento de la bomba)

Los impulsores pueden ser:

Succión simple . Un impulsor de succión simple permite que el líquido ingrese al centro de las cuchillas desde una sola dirección.
Doble succión . Un impulsor de doble succión permite que el líquido ingrese al centro de las palas del impulsor desde ambos lados simultáneamente. Esto reduce las fuerzas ejercidas sobre el eje.

La presión de salida cambia ligeramente según el diseño utilizado. Las cuchillas pueden estar abiertas o cerradas. Además, el difusor puede estar equipado con paletas fijas para ayudar a guiar el flujo hacia la salida. La energía transferida al líquido corresponde a la velocidad en el borde del impulsor. Cuanto más rápido gire el impulsor o cuanto más grande sea el impulsor, mayor será la velocidad del cabezal.

En general, las bombas centrífugas se pueden clasificar según la manera en que fluye el fluido a través de la bomba. No es una clasificación basada solo en el impulsor, sino que se basa en el diseño de la carcasa de la bomba y el impulsor . Los tres tipos de flujo a través de una bomba centrífuga son:

flujo radial
flujo mixto (parte radial, parte axial)
flujo axial (tipo de hélice)

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¿Qué es la parte principal de una bomba centrífuga? Definición

2020-01-202019-09-30 por Nick Connor

Partes principales de una bomba centrífuga. Cada bomba centrífuga está hecha de cientos de partes. Hay algunos componentes que prácticamente todas las bombas centrífugas tienen en común. Ingenieria termal

Partes principales de una bomba centrífuga

Cada bomba centrífuga está hecha de cientos de partes. Hay algunos componentes que prácticamente todas las bombas centrífugas tienen en común. Estos componentes se pueden subdividir en el extremo húmedo y el extremo mecánico .

El extremo húmedo de la bomba incluye aquellas partes que determinan el rendimiento hidráulico de la bomba . Los dos extremos húmedos primarios son el impulsor y la carcasa . En algunos casos, el primer rodamiento radial puede lubricarse con agua. En este caso, la lata del rodamiento pertenece a los extremos húmedos.

El extremo mecánico incluye aquellas partes que soportan el impulsor dentro de la carcasa . El extremo mecánico de la bomba incluye el eje de la bomba , el sellado, los cojinetes y la camisa del eje .

Estos componentes están diseñados para realizar tareas específicas:

Impulso. El impulsor es un rotor utilizado para aumentar la energía cinética del flujo.
Carcasa (voluta). La carcasa contiene el líquido y actúa como un recipiente de contención de presión que dirige el flujo de líquido dentro y fuera de la bomba centrífuga. La voluta es un embudo curvo que aumenta de área a medida que se acerca al puerto de descarga. La voluta de una bomba centrífuga es la carcasa que recibe el fluido que bombea el impulsor, lo que reduce la velocidad de flujo del fluido. Por lo tanto, de acuerdo con el principio de Bernoulli, la voluta convierte la energía cinética en presión al reducir la velocidad al tiempo que aumenta la presión. Algunas bombas centrífugas contienen difusores. Un difusor es un conjunto de paletas estacionarias que rodean el impulsor. El difusor dirige el flujo, permite una expansión más gradual y, por lo tanto, aumenta la eficiencia de la bomba centrífuga.
Eje (Rotor). El impulsor está montado en un eje. El eje es un componente mecánico para transmitir el par del motor al impulsor.
Eje de sellado. Las bombas centrífugas están provistas de anillos de empaquetadura o sello mecánico que ayuda a prevenir la fuga del líquido bombeado.
Aspectos. Los rodamientos limitan el movimiento relativo del eje (rotor) y reducen la fricción entre el eje giratorio y el estator. Existen al menos 5 tipos comunes de rodamientos, cada uno de los cuales opera según diferentes principios:
- Cojinete liso
- Rodamiento de elementos rodantes
- Joya teniendo
- Rodamiento fluido
- Rodamiento magnético

Tipos de impulsores en bombas centrífugas

El impulsor de una bomba centrífuga puede ser de tres tipos básicos :

Impulsor abierto. Los impulsores abiertos tienen las paletas libres en ambos lados. Los impulsores abiertos son estructuralmente débiles. Por lo general, se usan en bombas de pequeño diámetro y de bajo costo y bombas que manejan sólidos suspendidos.
Impulsor semiabierto . Las paletas son libres en un lado y encerradas en el otro. La cubierta agrega resistencia mecánica. También ofrecen mayores eficiencias que los impulsores abiertos. Se pueden usar en bombas de diámetro medio y con líquidos que contienen pequeñas cantidades de sólidos en suspensión. Debido a la minimización de la recirculación y otras pérdidas, es muy importante que exista un pequeño espacio libre entre los álabes del impulsor y la carcasa.
Impulsor cerrado . Las paletas se encuentran entre los dos discos, todo en un solo bastidor. Se utilizan en bombas grandes con altas eficiencias y bajo cabezal de succión positivo neto requerido . Las bombas centrífugas con impulsor cerrado son las bombas más utilizadas para el manejo de líquidos transparentes. Se basan en anillos de desgaste de espacio libre cercano en el impulsor y en la carcasa de la bomba. El impulsor cerrado es un diseño más complicado y costoso, no solo por el impulsor, sino que también se necesitan anillos de desgaste adicionales.

Las palas del impulsor pueden ser:

Diseño de hoja curvada hacia atrás (diseño preferido debido a la pendiente negativa de la curva de rendimiento)
Diseño de cuchilla radial
Diseño de cuchilla curvada hacia adelante (debido a las condiciones de pendiente positiva, este diseño puede provocar un aumento de la bomba)

Los impulsores pueden ser:

Succión simple . Un impulsor de succión simple permite que el líquido ingrese al centro de las cuchillas desde una sola dirección.
Doble succión . Un impulsor de doble succión permite que el líquido ingrese al centro de las palas del impulsor desde ambos lados simultáneamente. Esto reduce las fuerzas ejercidas sobre el eje.

flujo radial
flujo mixto (parte radial, parte axial)
flujo axial (tipo de hélice)

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¿Qué es el cálculo del cabezal de la bomba? Cálculo del rendimiento de la bomba: definición

2020-01-202019-09-30 por Nick Connor

En este ejemplo, veremos cómo predecir el cabezal de la bomba y otras características de rendimiento de la bomba. Cálculo del cabezal de la bomba – Cálculo del rendimiento de la bomba

Cálculo del cabezal de la bomba – Cálculo del rendimiento de la bomba

En este ejemplo, veremos cómo predecir

la descarga de diseño
potencia de agua
la cabeza de la bomba

de una bomba centrífuga . Estos datos de rendimiento se derivarán de la ecuación de turbomáquina de Euler:

Par del eje: _eje T = ρQ (r ₂ V _t2 – r ₁ V _t1 )

Potencia de agua: P _w = ω. _Eje T = ρQ (u ₂ V _t2 – u ₁ V _t1 )

Altura de la bomba: H = P _w / ρgQ = (u ₂ V _t2 – u ₁ V _t1 ) / g

Se proporcionan los siguientes datos para una bomba de agua centrífuga:

diámetros del impulsor en la entrada y salida
- r ₁ = 10 cm
- r ₂ = 20 cm
Velocidad = 1500 rpm (revoluciones por minuto)
el ángulo de la cuchilla en la entrada β ₁ = 30 °
el ángulo de la cuchilla en la salida β ₂ = 20 °
suponga que los anchos de la cuchilla en la entrada y en la salida son: b ₁ = b ₂ = 4 cm .

Solución:

Primero, tenemos que calcular la velocidad radial del flujo en la salida. Desde el diagrama de velocidad, la velocidad radial es igual a (suponemos que el flujo entra exactamente normal al impulsor, por lo que el componente tangencial de la velocidad es cero):

V _r1 = u ₁ tan 30 ° = ω r ₁ tan 30 ° = 2π x (1500/60) x 0.1 x tan 30 ° = 9.1 m / s

El componente radial de la velocidad del flujo determina cuánto ingresa el caudal en el impulsor . Entonces, cuando conocemos V _r1 en la entrada, podemos determinar la descarga de esta bomba de acuerdo con la siguiente ecuación. Aquí b ₁ significa el ancho de la pala del impulsor en la entrada.

Q = 2π.r ₁ .b ₁ .V _r1 = 2n x 0,1 x 0,04 x 9,1 = 0,229 m ³ / s

Para calcular la potencia de agua (P _w ) requerida, tenemos que determinar la velocidad de flujo tangencial de salida V _t2 , porque se supone que la velocidad tangencial de entrada V _t1 es igual a cero.

La velocidad de flujo radial de salida se deriva de la conservación de Q :

Q = 2π.r ₂ .b ₂ .V _r2 ⇒ V _r2 = Q / 2π.r ₂ .b ₂ = 0.229 / (2π x 0,2 x 0,04) = 4,56 m / s

A partir de la figura ( triángulo de velocidad ), el ángulo de salida de la cuchilla, β ₂ , se puede representar fácilmente de la siguiente manera.

cot β ₂ = (u ₂ – V _t2 ) / V _r2

y, por lo tanto, la velocidad de flujo tangencial de salida V _t2 es:

V _t2 = u ₂ – V _r2 . cuna 20 ° = ω r ₂ – V _r2 . cuna 20 ° = 2π x 1500/60 x 0.2 – 4.56 x 2.75 = 31.4 – 12.5 = 18.9 m / s.

La potencia de agua requerida es entonces:

P _w = ρ Q u ₂ V _t2 = 1000 [kg / m ³ ] x 0.229 [m ³ / s] x 31.4 [m / s] x 18.9 [m / s] = 135900 W = 135.6 kW

y la cabeza de la bomba es:

H ≈ P _w / (ρ g Q) = 135900 / (1000 x 9.81 x 0.229) = 60.5 m

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