Ahora veamos qué es la altura. La
altura es una forma de simplificar el uso de la energía. Para usar energía
necesitamos conocer la altura del objeto desplazado.
La energía de elevación EE es el peso
del objeto W veces la distancia d:
La energía de fricción FE es la fuerza de fricción F veces la distancia que el líquido es desplazado o la longitud de la tubería l.
Para la energía de fricción, la
altura de fricción FH es la energía de fricción dividido por el peso del
líquido desplazado:
La fuerza de fricción F es en libras y W el peso es también en libras así que la unidad de altura de fricción es en pies. Esto representa la cantidad de energía que la bomba tiene que proporcionar para superar la fricción.
Si fijamos un tubo en el lado de descarga de una bomba, el líquido se elevará en el tubo a una altura que exactamente equilibra la presión en la descarga de la bomba. Parte de la altura del líquido en el tubo es debida a la altura de elevación requerida (altura de elevación) y la otra es la altura de fricción.
Altura estática
La altura de un cuerpo de agua se
expresa en términos de pies en el sistema imperial y metros en el sistema
métrico. Debido a su altura y peso el fluido produce presión en el punto bajo y
cuanto más alto es el depósito mayor es la presión.
La cantidad de presión en el
fondo de un depósito es independiente de su forma, para el mismo nivel de
líquido, la presión en el fondo será la misma. Esto es importante ya que en
sistemas de de tuberías complejas será posible conocer la presión en el fondo
si conocemos la altura.
Cuando una bomba se usa para
desplazar un líquido a un nivel superior usualmente se localiza en el punto más
bajo o más cercano. La altura del depósito, que se llama altura estática,
producirá una presión en la bomba que tendría que ser superada una vez se
arranca la bomba.
Usualmente el líquido es de un
tanque de descarga del tanque. El fluido del tanque de succión proporciona
energía de presión a la bomba que ayuda a la bomba. Deseamos conocer cuanta
energía de presión la bomba en sí misma debe suministrar antes de que
sustraigamos la energía de presión proporcionada por el tanque de succión. La
altura estática es luego la diferencia en altura entre la superficie del fluido
del tanque de descarga menos la superficie del fluido del tanque de succión. La
altura estática a veces se llama altura estática total para indicar que la
energía de presión disponible a ambos lados de la bomba ha sido considerada.
Ya que hay una diferencia en
altura entre las bridas de descarga y succión o las conexiones de una bomba por
convenio se ha decidido que la altura estática sería medida con respecto a la
elevación de la brida de succión.
A veces el extremo de la tubería
de descarga está sumergido, entonces la altura estática será la diferencia en
elevación entre la superficie del fluido del tanque de descarga y la superficie
del fluido del tanque de succión. Ya que el fluido en el sistema es un medio
continuo y todas las partículas del fluido se conectan vía presión, las
partículas del fluido que se localizan en la superficie del tanque de descarga
contribuirán a la presión acumulada en la descarga de la bomba. Por lo tanto la
elevación de la superficie de descarga es la altura que debe ser considerada
para altura estática. Se vitará el error de usar el extremo de la tubería de
descarga como elevación para calcular la altura estática si el extremo de la
tubería está sumergido.
El caudal depende de la diferencia de elevación o altura estática
Para sistemas idénticos, el
caudal variará con la altura estática. Si la elevación del extremo de la
tubería es alta, el caudal será bajo.
Si la superficie del líquido del
tanque de succión está a la misma elevación que el extremo de descarga de la
tubería entonces la altura estática será cero y el caudal estará limitado por
la fricción en el sistema.
Las bombas a menudo se califican
en términos de altura y caudal. La altura varía dependiendo del caudal, siendo
la altura máxima la que la bomba puede elevar con respecto a la superficie de
la succión del tanque.
Cuando compramos una bomba
necesitamos especificar la altura máxima de la bomba que puede transmitirse ya
que esto ocurre a nivel cero. En vez de eso debemos especificar la altura total
que ocurre a un caudal requerido. Esta altura dependerá de la altura máxima que
necesitemos para alcanzar con respecto a la superficie del fluido del tanque de
succión y la pérdida de fricción en el sistema.
Caudal dependiente de la fricción
Para sistemas idénticos, el
caudal variará con el tamaño y diámetro de la tubería de descarga. Un sistema
con una tubería de descarga que esté dimensionada generosamente tendrá un
caudal alto. Esto es lo que ocurre cuando se usa una tubería de drenaje grande
en depósitos que se están vaciando, entonces el drenaje es muy rápido.
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