informe n°1 fluidos pdf

7/25/2019 Informe N1 Fluidos pdf

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Experiencia N1:viscosidad

Carlos Gajardo Lpez - Oscar Rojas Alcayaga - Yaritza Muoz Peralta

Septiembre 15 ,2014.

Resumen:

La experiencia que a continuacin expondremos, corresponde a la experiencia n 1, el

cual lleva por ttulo Viscosidad de un Fluido.

Lo que realizaremos es determinar la viscosidad de un fluido, aceite de motor, de manera

experimental, la cual puede variar segn el mtodo que realicemos, las condiciones y el

aparato que ocupemos. Ac ocuparemos un viscosmetro rotatorio, especficamente unviscosmetro cenco.

Pero para llegar a nuestro objetivo desarrollaremos 3 sub-experiencias, 2 para calcular la

viscosidad y la ltima para ver como vara la viscosidad con respecto a la temperatura. En

la sub-experiencia numero 1 calcularemos la constante e la cual determina la correccin

del aparato y as calcular la viscosidad de manera ms exacta, para lo cual realizaremos 5

medidas con distinto llenado del fluido y tomaremos el tiempo al caer de una masa

constante y realizaremos un grfico de Longitud v/s Tiempo. Luego en la sub-experiencia

nmero 2 calcularemos la viscosidad numricamente mediante una tabulacin de Masa

v/s Tiempo y reemplazaremos en la ecuacin dada, calculando una serie de viscosidades

de la cual sacaremos un promedio. Finalmente veremos el efecto de la temperatura en la

viscosidad mediante una tabla de Temperatura v/s Viscosidad, donde ocuparemos unamasa constante a la cual le mediremos el tiempo de cada a una temperatura inicial

(ambiente) y luego aumentaremos la temperatura gradualmente y obtendremos nuevos

tiempos, finalmente reemplazaremos en la ecuacin y observaremos la variacin que

sufri la viscosidad comparndola con lo aprendido en la teora .


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Introduccin

En el presente informe se dar a conocer los datos obtenidos a partir de la experiencia

n1 del curso de mecnica de fluidos I, dicha experiencia est relacionada con una

propiedad que tienen todos los fluidos la cual es la viscosidad, esta propiedad es la

resistencia que pone el fluido al desplazamiento, ya que es la relacin existente entre un

esfuerzo de corte con el gradiente de velocidad.

Esta experiencia se divide en tres sub-experiencias las cuales son:

1.-Determinacin de la constante de correccin e.

2.-Determinacin absoluta de un fluido.

3.-Efecto de la variacin de temperatura con la viscosidad.

En esta ocasin estudiaremos un aceite de motor 15W40 de la marca Amalie y el

viscosmetro para las pruebas ser un viscosmetro rotatorio de la marca cenco modelo

74235.

Objetivos generales:-Demostrar de manera experimental la viscosidad de un fluido.

-Analizar de manera cientfica los datos obtenidos en la experiencia.

Objetivos especficos:-Demostrar que la viscosidad del fluido vara con respecto a la temperatura.

-Aprender cmo funciona un viscosmetro de tipo rotatorio.

-Determinar el coeficiente de correccin e.

Alcance de la Experiencia

El alcance de esta experiencia a nivel global del curso de mecnica de fluidos I es

importante ya que da a conocer de manera prctica los conceptos bsicos del curso as

con esto el estudiante puede resolver las dudas generadas en la sala de clases las cuales

son por ejemplo Qu es un fluido?, Qu es la viscosidad?, Para qu sirve un

viscosmetro y cmo se utiliza?, Por qu vara la viscosidad? Con estas dudas ya

resueltas gracias a dicha experiencia el alumno obtiene una base slida para seguir con

las dems experiencias que proporciona el curso.


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Hiptesis

Para calcular la viscosidad de un fluido debemos hacerlo de manera experimental y como

ya hemos dicho usaremos un viscosmetro rotatorio, donde nos basaremos en la teora

que nos dice que este fluido se comporta como un fluido newtoniano ya que la forma que

calcularemos la viscosidad derivar de la relacin existente en estos tipos de fluidos

donde la viscosidad es inversamente proporcional a la velocidad de deformacin, para as

poder relacionar el esfuerzo tangencial producido entre las capas del fluido con el torque

existente y as poder darnos cuenta si la relacin ocupada es la correcta.

Otro anlisis que realizaremos es como varia la viscosidad con respecto a un cambio de

temperatura gradual y veremos si la relacin que hay entre viscosidad y temperatura es

inversamente proporcional o directamente proporcional. De esta manera comprobaremos

lo estudiado en la teora que dice que en los lquidos a medida que aumenta la

temperatura disminuye la viscosidad.

Marco Terico

Qu es un Fluido?:

Un fluido se define como una sustancia que se deforma continuamente cuando se leaplica una fuerza de corte tangencial. Esto quiere decir que frente a cualquier fuerza decorte aplicada, el material sufrir una deformacin, sin volver a su estado original despusde retirar la fuerza. La principal caracterstica de los fluidos es que la velocidad a la que sedesplaza depende de sus caractersticas fsicas, por lo que diferentes fluidos sedesplazarn a diferentes velocidades.

Por otro lado, se puede observar que, cuando un fluido est en contacto con unasuperficie slida, posee la misma velocidad que esta. Un ejemplo es que si tenemos aguafluyendo por una tubera, las partculas de agua que se encuentren inmediatamenteadyacentes a la pared de la misma estarn inmviles, puesto que la pared no se mueve,mientras que el resto del fluido tendr una velocidad definida. Por ello el fluido presentaradistintas velocidades dependiendo de qu tan lejos o cerca est de la superficie slida. Enel caso de la tubera, el flujo que se desplaza por el centro de la misma lo har a unamayor velocidad que el que se desplace cerca de la pared.


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Este es un hecho comprobado de forma experimental. En la prctica, los fluidos sedividen en dos clases diferentes: fluidos newtonianos y no newtonianos. La principalcaracterstica de los primeros es que se cumplen con la ley de viscosidad de newton.Sin embargo otra divisin de los fluidos son los gases y los lquidos. Laspropiedades de un fluido son las que definen el comportamiento y caractersticas delmismo tanto en reposo como en movimiento. Existen propiedades primarias y

propiedades secundarias del fluido. Las propiedades primarias otermodinmicas son la presin, la densidad, el peso especfico, la temperatura, laenerga interna, la entalpa, la entropa y los calores especficos. Las propiedadessecundarias caracterizan el comportamiento especfico de los fluidos como laviscosidad, la conductividad trmica, la tensin superficial y la compresin.

Qu es la Viscosidad?:

La viscosidad es una propiedad que depende de la actividad molecular de las sustanciasa travs de la temperatura, en general, la viscosidad de un mismo fluido puede variar adiferentes temperaturas. Otro fenmeno que se puede apreciar, es que esta variacin en

funcin de la temperatura no es igual para los lquidos y gases. Para los lquidos laviscosidad disminuye a medida que aumenta la temperatura y es afectada por la presinlocal.En general, la viscosidad al ser la propiedad de un fluido, debe ser obtenida deforma experimental. La viscosidad es la oposicin de un fluido a las deformacionestangenciales. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal.En realidad todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo deviscosidad nula una aproximacin bastante buena para ciertas aplicaciones. Laviscosidad solo se manifiesta en l quidos en movimiento.

Imaginemos un bloque slido (no fluido) sometido a una fuerza tangencial, por ejemplouna goma de borrar sobre la que se sita la palma de la mano que empuja en direccin

paralela a la mesa. En este caso(a), el material slido se opone una resistencia a la fuerzaaplicada, pero se deforma (b), tanto ms cuanto menor sea si rigidez. Si imaginamos quela goma de borrar esta deformada por alargadas capas una sobre otras, el resultado de ladeformacin es el desplazamiento relativo de unas capas respecto de las adyacentes, talcomo muestra la figura (c).

En los lquidos, el pequeo rozamiento existente entre capas adyacentes se denominaviscosidad. Es su pequea magnitud la que le confiere al fluido sus peculiarescaractersticas: as por ejemplo, si arrastramos la superficie de un lquido con la palma dela mano como hacamos con la goma de borrar, las capas inferiores no se movern o loharn mucho ms lentamente que la superficie ya que son arrastradas por efecto de lapequea resistencia tangencial, mientras que las capas superiores fluyen con facilidad.Igualmente, si revolvemos con una cuchara un recipiente grande con agua en el quehemos depositado pequeos trozos de corcho, observaremos que al revolver en el centro


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tambin se mueve la periferia y al revolver en la periferia tambin dan vueltas los trocitosde corcho del centro; de nuevo, las capas cilndricas de agua se mueven por efecto de laviscosidad, disminuyendo su velocidad a medida que nos alejamos e la cuchara. Cabesealar que la viscosidad solo se manifiesta en fluidos en movimiento, ya que cuando elfluido est en reposo adopta una forma en la que no actan las fuerzas tangenciales queno puede resistir. Es por ello por lo que llenado un recipiente con un lquido, la superficie

del mismo pertenece plana, es decir, perpendicular a la nica fuerza que acta en esemomento, la gravedad, sin existir por tanto componente tangencial alguna. Si laviscosidad fuera muy grande, el rozamiento entre las capas adyacentes lo sera tambin,lo que significa que stas no podran moverse unas respecto de otras o lo haran muypoco, es decir, estaramos ante un slido. Si por el contrario la viscosidadfuerza cero, estaramos ante un sper fluido que presenta propiedades notables comoescapar de los recipientes aunque no estn llenos. La viscosidad es caracterstica detodos los fluidos, tanto lquidos como gases, si bien, en este ltimo caso su efecto sueleser despreciable, estn ms cerca de ser fluidos ideales. La velocidad de deformacin deun fluido est directamente ligada a su viscosidad. Con un esfuerzo dado, un fluidoaltamente viscoso se deforma ms lentamente que un fluido de baja densidad. Para uncampo de flujo en el que u=u (y), la viscosidad del fluido se define mediante la relacin:

du/dy: gradiente de velocidad y puede ser interpretado como una velocidad dedeformacin.t: esfuerzo cortante.

Relacin entre el gradiente de velocidad y el esfuerzo cortante para distintos tipos defluidos.


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VISCOCIMETRO ROTATORIO:

En este tipo de viscosmetro, el fluido se coloca entre dos superficies que se mueven avelocidades diferentes, girando en torno a un eje comn. El esfuerzo de corte que surgiral girar entre ellas debido a la viscosidad del fluido puede relacionarse con el torque

requerido para provocar el giro. Del anlisis de las condiciones geomtricas delviscosmetro pueden encontrarse otras relaciones que ayuden a obtener la viscosidad enfuncin de las distintas dimensiones del mismo. Para la presente experiencia se utilizarun viscosmetro didctico rotatorio de la compaa Cenco, modelo74235,denominado Viscosmetro Cinemtica Cenco. El viscosmetro consisteespecialmente en dos cilindros metlicos de diferentes radios, montados en una basergida de manera que los ejes de giro de ambos cilindros sean concntricos. El espacioentre los cilindros sirve como contenedor para el fluido a utilizar. El fluido internodescansa sobre un cojinete de manera que pueda rotar con una friccin mnima. Ajustadoa la parte superior del cilindro interno, existe un tambor giratorio que cumple la funcinde polea. Una cuerda fina es enrollada alrededor del tambor giratorio quecumple la funcin de polea. Una cuerda fina es enrollada alrededor del tambor y atada a

su extremo una masa de peso variable. Cuando se permite que la masa caiga, la cuerdahace girar el cilindro i nterno generando un roce viscoso entre ambos tambores,al aplicar las ecuaciones propuestas es posible la obtencin de la viscosidad dinmica.El viscosmetro tambin dispone de un calentador de resistencia elctrica alojado en lapared del cilindro externo, que permite ejecutar las pruebas de variacin de viscosidadcinemtica con respecto a la temperatura.

En la realidad, el cilindro tambin recibe un torque debido a la friccin con el cojinete debase y con el fluido que se aloja en el espacio en la parte baja, ya que existe un espacioentre la base de ambos cilindros. Podra determinarse una expresin matemtica para elefecto del torque en la parte baja, pero su formulacin es poco precisa y a que el flujo esirregular cerca de los bordes de la base. Esta situacin puede simplificarse cuando seconsidera que, al ser todas las variables constantes durante el experimento, entonces elefecto tambin es constante. Entonces puede introducir una constante de correccin paralos datos medidos. Se define entonces una longitud efectiva, que es la longitud de cilindro

Datos (mm)

A 25,20B 30,00

K 16,50

S 900

Lo 76,85


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sumergida ms un factor e que debe ser determinado experimentalmente. La relacinpara obtener la viscosidad es entonces:

)* *g*m*t

4* * * *s*(L+e)

Teniendo en cuenta las siguientes variables:

a=radio del cilindro rotor.b=radio del cilindro estator.k=radio de la polea.s=altura de la cuerda.Lo=altura cilindro rotor.L=altura del fluido.g=aceleracin de gravedad local.m=masa del cuerpo sujeto a la cuerda.t=tiempo en que demora en caer.


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Descripcin del Experimento

Para estas experiencias utilizamos los siguientes instrumentos:

Viscosmetro cenco

Aceite sinttico de motor multigrado 15W40

Jeringa

Pie de metro

Cronmetro

Termmetro digital

Masas

Sub-experiencia n1:Determinacin de la constante de correccin e.

El objetivo de esta sub-experiencia es determinar la constante e para simbolizar el

efecto del fluido con la parte baja del cilindro rotativo, el roce de los cojinetes y otras

fuentes de disipacin de energa.

1.-Medimos el tiempo en que se demora en caer la masa sujeta a la cuerda sin aceite enel viscosmetro para tener una referencia.

2.-Agregamos el aceite 15W40 al viscosmetro con jeringas.

3.-Medimos la altura del aceite en el viscosmetro.

4.- Medimos el tiempo en que la masa se demora en caer desde una altura s yrepetimos el procedimiento dos veces.

5.-Volvemos a repetir los pasos (2, 3, 4) hasta tener las 5 mediciones.

Sub-experiencia n2: Viscosidad absoluta de un fluido.

El objetivo de esta sub-experiencia es determinar la viscosidad absoluta del fluido

utilizando la ecuacin principal y obtenemos un promedio de esta.

1.- Para la primera medida vamos a utilizar la quinta medida de la sub-experienciaanterior.

2.-Cambiamos la masa anterior por una de mayor peso.

3.- Medimos el tiempo en que la masa se demora en caer desde una altura s yrepetimos el procedimiento dos veces.

4.-Repetimos el paso 2 y 3, hasta la quinta medida.


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Sub-experiencia n3: Efecto de la variacin de temperatura con la viscosidad.

El objetivo de esta experiencia es observar el efecto de la temperatura en la viscosidad,

aumentndola de forma gradual con una masa constante de 20 gramos y con el

viscosmetro lleno hasta el tope.

1.-Medimos el tiempo de cada de la masa desde la altura s y medimos la temperaturaambiente para utilizarla de referencia.

2.-Utilizamos la resistencia integrada del viscosmetro para aumentar la temperatura delfluido.

3.-Medimos el tiempo que se demora en caer la masa desde la altura s y repetimos losprocedimientos dos veces.

4.-Repetimos los pasos 2 y 3 hasta la quinta medida.

Clculo de datos

Sub-experiencia N1

De los datos obtenidos en los pasos ya mencionados llegamos a la siguiente tablaresumen:

Medida Masa [Kg] Longitud [m]Tiempo

[Segundos]

1 0,02 0,049 6,405

2 0,02 0,065 9,665

3 0,02 0,076 11,29

4 0,02 0,087 12,88

5 0,02 0,094 14,33

Con estos datos realizaremos un ajuste lineal, realizando un grfico de Longitud v/sTiempo para luego obtener una recta. Posterior a esto, una vez obtenido el ajuste lineal y

la recta correspondiente, haremos y=0 para as obtener la constante que buscamos.


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De esta manera obtenemos la recta Seg(L)=170,94*L-1,7696 de lo cual haciendoSeg(L)=0 y despejando nuestra incgnita L obtenemos el valor buscado e ya que es lainterseccin con el eje x :

e= 0,01035217=0,0104

Sub-experiencia N2

Los datos obtenidos los llevamos a una tabla resumen y los reemplazamos en la ecuacindada considerando la constante e ya calculada, las diferentes masas y los tiempos decada respectivamente, obteniendo as un valor promedio para la viscosidad.

)* *g*m*t Ecuacin para calcular la viscosidad

4* * * *s*(L+e)

Medida Masa [kg)

Longitud

[metro]

Tiempo

promedio

[segundos] [Pa*s]

1 0.02 0.094 14.33 0.301

2 0.03 0.094 9.33 0.294

3 0.04 0.094 7.43 0.312

4 0.05 0.094 5.67 0.297

5 0.07 0.094 4.26 0.313

Promedio 0.303

Llevando esto a un grfico obtenemos:


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Sub-experiencia N3

Con los datos obtenidos correspondientes al tiempo de cada de una masa constante adistinta temperatura lo llevamos a una tabla, adems agregamos el clculo de laviscosidad al reemplazarla en la ecuacin dada con sus respectivos tiempos, obteniendolos siguientes resultados:

MedidaTemperatura

[K]Masa [Kg]

Tiempo

[Segundos] [Pa*s]

1 289.8 0.02 14.81 0.311

2 295.2 0.02 10.3 0.217

3 299.9 0.02 7.66 0.161

4 305.9 0.02 6.05 0.127

5 312.3 0.02 3.96 0.083

Ahora llevndolos a una grfica obtenemos:


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Anlisis de los datos obtenidos

Sub-experiencia N1

De esta experiencia podemos darnos cuentas que el valor de correccin e corresponde

a un valor muy pequeo, lo cual concuerda con lo estudiado en teora ya que al realizarejercicios de este tipo despreciamos el torque producido en la base y otras formas dedisipacin de energa. Lo que si nos causa cuidado es que esta constante nos da un valorpositivo, siendo que debera dar un valor negativo, de lo cual inferimos que lo msprobable es que haya existido un error al momento de medir, como por ejemplo al medir lacada de la masa o del llenado del cilindro.

Sub-experiencia N2

Con esta experiencia nos damos cuenta que al momento de aumentar la masa del objetodisminuye el tiempo de cada lo que significa que la viscosidad se mantiene casiconstante para diferentes masas, ya que mantiene la relacin con respecto al tiempo ygracias a esto podemos obtener una viscosidad promedio del fluido en estudio con ungrado de certeza mayor.

Sub-experiencia N3

Con los resultados aqu obtenidos nos damos cuenta la variacin que sufre la viscosidadal aumentar la temperatura, ya que cada vez que aumentbamos la temperatura el tiempode cada aumentaba resultando un grafico con pendiente positiva lo que implica unadisminucin de la viscosidad del fluido en estudio debido a este aumento de temperatura.


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Conclusin

El resultado de esta experiencia nos da a entender cmo se comportan los fluidos endiferentes condiciones, las cuales afectan a la propiedad elemental del fluido llamadaviscosidad, que en otras palabras es la resistencia a fluir.

De las experiencias realizadas podemos darnos cuenta cmo es que sta acta al estaren diferentes situaciones, evaluando respecto a la masa y el tiempo en que se demora enrecorrer la cuerda, como tambin al aumentar la temperatura del fluido, confirmando a lamisma vez la hiptesis planteada anteriormente ya que se cumple la teora de fluidonewtoniano, en el cual su viscosidad es inversamente proporcional al gradiente develocidad, relacionando el esfuerzo tangencial con el torque y reafirmando que la relacinocupada es la correcta con respecto a la variacin de temperatura, es decir, la viscosidaddel fluido en estudio disminuye al aumentar la temperatura.Otro punto a considerar es la determinacin del valor de e que representaba el efectodel roce del fluido con la parte de abajo del cilindro rotatorio, el roce de los cojinetes yotras fuentes de disipacin de energa. Este fue obtenido por medio de regresin linealque se efectu con respecto al tiempo y nivel de altura del fluido, el cual es importante yaque a la hora de obtener los resultados, se debe tener con el menor error posible, debidoa que los equipos utilizados para las mediciones tambin tienen errores.El equipo utilizado fue un viscosmetro rotatorio, en el cual aprendimos a utilizarlo, comoagregar el fluido, situar la cuerda y sujetar la masa, tendiendo cuidado para que lasexperiencias fueran lo ms expeditas posibles, haciendo de este un laboratorioagradable.

Por lo tanto gracias a estos estudios obtenemos el conocimiento de las propiedades de unfluido, lo cual nos sirve para determinar que fluido ocupar y cual no, por ejemplo, cualfluido usar para una mquina, ya sea un motor, una caja de cambios o una cremallera dedireccin ya que cada una debe tener la viscosidad adecuada para su correctofuncionamiento.


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Bibliografa

Frank M. White, Mecnica de fluidos 5ta edicin.

Apuntes laboratorio N1 Viscosidad de un Fluido.


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Anexos

Imgenes de laexperiencia:


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Documento adjunto

BOMBAS ROTATORIAS O ROTO ESTTICAS

El campo de aplicacin de estas bombas es muy extenso. Se usan para manejar gran

variedad de lquidos; las hay en un amplio rango de capacidades, y paro distintaspresiones, viscosidades y temperaturas.

Aplicaciones

1. Manejo de lquidos de cualquier viscosidad.2. Procesos qumicos.3. Manejo de alimentos,4. Descargas marinas.5. Bombas para cargar carros tanque.6. Proteccin contra incendios.7. Transmisiones hidrulicas de potencia.

8. Lubricacin a presin.9. Pintura.10. Enfriamiento para mquinas herramientas.11. Bombeo de petrleo (lneas, oleoductos).12. Bombas para quemadores de petrleo.13. Refineras.14. Manejo de grasas.15. Gases licuados (propano, butano, amonaco, fren).16. Aceites calientes.

Restricciones

1. Los lquidos que contienen substancias abrasivas o corrosivas pueden causarun desgaste prematuro en las partes con tolerancias muy pequeas.

2. Estas bombas no se deben usar en instalaciones donde pudieran quedarsegirando en seco.

Ventajas

1. Combinan las caractersticas de flujo constante de las bombas centrfugas conel efecto positivo de las bombas reciprocantes.

2. Pueden manejar lquidos densos o delgados, as como lquidos que contenganaire o vapor.

3. Pueden manejar lquidos altamente viscosos, lo que ninguna otra bomba

puede hacer.4. No tienen vlvulas.


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CLASIFICACIN DLAS BOMBAS ROTATORIAS

Segn el Instituto de Hidrulica, de Estados Unidos, las bombas se clasifican en:


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MATERIALES

Las bambas rotatorias se fabrican con diferentes metales y aleaciones, segn el servicioque van a dar. En las que manejan aceites combustibles y lubricantes, la carcasa y losrotores, generalmente son de hierro y las flechas de acero al carbono.

Los lquidos corrosivos requieren metales especiales, tales como bronce, monel, nquel yvarios aceros inoxidables o hules que tienen ciertas limitaciones citadas a continuacin.

Aceros inoxidables. Las partes de acero inoxidable tienen gran tendencia a pegarsecuando una gira muy cerca de otra (Galling or seizing). Es necesario seleccionar acerosinoxidables de diferente estructura y dureza para dichas partes. En general, no serecomiendan bombas de acero inoxidable para lquidos de baja viscosidad.

Hules o plsticos. Las partes giratorias deben trabajar con slo unas cuantas milsimasde pulgada de claro. Muchos lquidos causan distorsiones, erosiones o agrandamientosde las piezas, lo que impide el correcto funcionamiento de la bomba.

Bronce. Para los elementos girantes, se debe tener cuidado de no seleccionar metalescon coeficientes de dilatacin mayores que el de la carcasa de la bomba. Por ejemplo, elbronce se expande ms que el hierro y el acero. Por tanto, la combinacin de dichosmetales no es adecuada para temperaturas altas.

Acero. El acero tiende a pegarse, por lo que no deber usarse para lquidos nolubricantes (baja viscosidad).

Hierro.A altas temperaturas pueden ocurrir fracturas, al producirse un enfriamiento. Serecomienda usar acero para lquidos a temperaturas > 450F.

FUNCIONAMIENTO DE LAS BOMBAS ROTATORIAS

Desplazamiento.El desplazamiento es la cantidad terica de lquido que los elementosgiratorios pueden desplazar sin carga o presin. En una bomba de engranes, por ejemplo,el desplazamiento es la suma de los volmenes existentes entre los dientes.

Deslizamiento.(Slip) Es la cantidad de lquido que regresa de la descarga a la succin, atravs de los claros que existen entre los dientes y entre la pared lateral de los engranes yla carcasa.

Gasto.El gasto de la bomba es la cantidad real del lquido que sale de ella, y es igual aldesplazamiento de la bomba menos el retorno o recirculacin. Tericamente, eldesplazamiento es una lnea recta. En la prctica se produce un pequeo retomo.

El retorno es directamente proporcional a la presin de descarga e inversamenteproporcional a la viscosidad del lquido. El retorno no vara con la velocidad de la bomba.

La curva Q y el desplazamiento tienden a unirse cuando aumenta la viscosidad, y en unabomba de engranes para lquidos con viscosidad > 5,000 SSU casi son iguales.


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El efecto del claro en el retorno o recirculacin puede apreciarse ms cuantitativamente siusamos de siguiente frmula:

Qt = Flujo a travs del claro. = Presin diferencial (Pd-Pa).b =Ancho de la trayectoria.d =Claro. =Viscosidad absoluta.l =Longitud dela trayectoria.

Se puede notar que el flujo Qt vara con el cubo del claro. Por ejemplo, si el claroaumenta al doble, el flujo de retomo aumentar 8 veces.

Potencia.En una grfica, la variacin de la potencia tiene la forma de una lnea recta.

Para p = 0 existen perdidas de friccin. Al aumentar la presin aumenta la potencia alfreno requerida. Esta depende de la presin y la viscosidad.

Eficiencia.La eficiencia de la bomba vara segn el diseo de la misma, la viscosidad yotros factores. En general es mayor para bombas de alta presin.

Las bombas rotatorias pueden tener eficiencias muy altas tales como 80-85%, cuandomanejan lquidos de viscosidad relativamente alta (10-15,000 SSU). Por lo general,cuando aumenta la viscosidad, la eficiencia tiende a disminuir, pero se pueden obtenereficiencias altas, si se selecciona correctamente el equipo.

Engranes.Los engranes de las bombas pueden ser helicoidales (Spur) o tipo de espina

de pescado (Herringbone). Los primeros generalmente se usan en bombas de altaspresiones que manejan lquidos delgados, o substancias altamente viscosas avelocidades muy bajas. Sin embargo, debe tenerse cuidado con este tipo de dientes, yaque hay un punto de claro mnimo donde se producen presiones locales muy altas quepueden acelerar el deterioro completo del material. Para evitarlo, algunas veces se ponenalivios en las tapas laterales.

Para presiones moderadas es ms aconsejable el engrane helicoidal, ya que elimina elproblema anterior al tener un arco de llenado de los dientes en el lado de succin.

A fin de eliminar el empuje axial y conservar la ventaja del engrane helicoidal, se hadifundido el uso de engranes herringbone, en los cuales el acabado de la punta es de

extrema importancia. Los rotores pueden cortarse de 6 7 dientes, y hasta 11 engranesse consideran adecuados. El ngulo de presin vara entre 20 y 28.

El diseo del engrane debe ser hidrulica y mecnicamente apropiado. Para el dimetro yla longitud deber tomarse en cuenta el gasto que se necesita. Por otra parte, unalongitud muy grande puede afectar los claros. Acerca de la rotacin se ha discutido muchoy aun cuando se ha encontrado que el pice hacia atrs es ligeramente mejor, puedeconsiderarse que un par de engranes Herringbone puede girar en ambas direcciones.


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Sin embargo, las bombas de engranes tienen una direccin de rotacin determinada, envirtud de que se coloca un tapn para crear una circulacin forzada del aceite. Por tanto,si se quiere cambiar la rotacin deber modificarse la colocacin de dicho tapn.

Baleros. En muchas bombas de engranes sus baleros son lubricados por el mismolquido que se maneja; s ste es aceite, se tiene un excelente lubricante.

En aquellos casos en que el lquido no tenga esta propiedad, se tendrn que usar bombascan baleros exteriores, pero este caso es raro, ya que sabemos que para los elementosinternos de las mquinas rotatorias se necesitan substancias lubricantes a fin de que nose peguen los metales.

Los baleros generalmente son de rodillo, por tres razones:

a) La carga es nicamente radial.b) Estos baleros son fciles de instalar.c) Las cargas son grandes.

La carga hidrulica se suele calcular como la diferencia de presiones que existe entredescarga y succin, multiplicada por el rea proyectada.

BOMBAS

Bomba de rotor simple. Una bomba de rotor simple es aquella en la cual todos loselementos que giran lo hacen con respecto a un solo eje.

Bomba de rotores mltiples.Una bomba de rotores mltiples es aqulla en la cual loselementos que giran lo hacen con respecto a uno o ms ejes.

Bombas de aspas. En este tipo de bomba las aspas pueden ser rectas, curvas, tiporodillo, tipo cangiln, y pueden estar ubicadas en el rotor o en el estator, y funcionan confuerza hidrulica radial. El rotor puede ser balanceado o desbalanceado, y eldesplazamiento es constante o variable. La Fig. 126 ilustra una bomba con rotordesbalanceado de desplazamiento constante, con las aspas en el rotor. La Fig. 127muestra otra, tambin desbalanceada y de desplazamiento constante, pero con aspas enel estator.


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Bomba de pistn.En este tipo el fluido entra y sale impulsado por pistones, los cualestrabajan recprocamente dentro de los cilindros; las vlvulas funcionan por rotacin de lospistones y cilindros con relacin a los puntos de entrada y salida. Los cilindros puedenestar colocados axial o radialmente, y pueden trabajar con desplazamientos constantes ovariables, la Fig. 128 ilustra una bomba axial con desplazamiento constante del pistn.Las bombas de pistn son utilizadas generalmente en la industria por su alto rendimiento

y por la facilidad de poder trabajar a presiones superiores 2000 lb/plg2 y tienen unaeficiencia volumtrica aproximadamente de 95 a 98%. Debido a la gran variedad de lasbombas de pistn, estas pueden clasificarse como:

Bombas de pistn circunferencial(Fig. 160). Tiene el mismo principio de operacin quelas de engrane, pero aqu cada rotor debe trabajar accionado por medios diferentes.

Bombas de miembros flexibles. En stas elbombeo del fluido y la accin de selladodependen de la elasticidad de los miembrosflexibles, que pueden ser un tubo, una coronade aspas o una camisa, cuyos ejemplos seilustran en las figuras 129, 130 y 131,respectivamente.


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Bombas de lbulos. En estasbombas el lquido se desplazaatrapado en los lbulos, desde laentrada hasta la salida. Los lbulosefectan adems la labor de

sellado. Los rotores deben girarsincronizada mente. La figura 132muestra una bomba de un lbulo yla 133 una de tres lbulos.

Bombas de engranes. En este tipo ellquido es conducido entre los dientes delos engranes, que sirven tambin comosuperficies de sello, en la carcasa de labomba. Las hay de engranes externos, quepueden ser rectos, helicoidales simples odobles como el tipo espina de pescado(Herringbone). Los engranes internos tienen

un solo rotor que engrana con uno externo.La Fig. 134 muestra una bomba conengranes exteriores rectos. En las 135 y136 aparecen bombas de engranes internoscon y sin particin.


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Bomba de tornillo simple.(Figs. 138 y 139) El tomillo desplaza axialmente el lquido a lolargo de una coraza en forma de gusano. Tiene el inconveniente de poseer un alto empujeaxial. La Fig. 139 muestra otro tipo de accionamiento a base de una rueda dentada.

Bomba de tornillo mltiple. (Figs. 140 y 141) El fluido es transportado axialmente por loslomillos. En vez de un estator, cada tomillo trabaja en contacto con el otro, que puede serel motriz o el conducido. En estos diseos se reduce el empuje axial.

informe n°1 fluidos pdf

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