En este nuevo artículo sobre
bombas centrífugas resumimos los
conceptos fundamentales y las ecuaciones básicas que sirven para calcular este
tipo de sistemas.
1.
Presión estática
y altura de presión en fluidos
La presión indica la fuerza
normal por área unitaria en un punto dado actuando en un plano dado. Ya que no
hay esfuerzo cortante presente en un fluido en reposo – la presión en un fluido
es independiente de la dirección.
Para los fluidos – líquidos o
gases – en reposo el gradiente de presión en la dirección vertical depende sólo
del peso específico del fluido.
La forma de expresar los cambios
de presión con la elevación es:
dp = - γ dz
Donde:
dp = cambio en presión
dz = Cambio en altura
γ
= Peso específico
El gradiente de presión en la
dirección vertical es negativo – la presión decrece hacia arriba.
Peso específico
El peso específico puede
expresarse como:
γ = ρ g
Donde:
γ
= Peso específico
g = Aceleración de la gravedad
En general el peso específico – γ – es constante para los
fluidos. Para los gases el peso específico – γ
– varía con la elevación. La presión ejercida por el fluido estático depende
de:
- La profundidad del fluido.
- La densidad del fluido.
- La aceleración de la gravedad.
Presión estática en un fluido
Para un fluido incomprensible –
como un líquido – la diferencia de presión entre dos elevaciones puede ser
expresada como:
p2 – p1 =
- γ
(z2 – z1)
Donde:
p2 = Presión a nivel 2
p1 = Presión a nivel 1
z2 = Nivel 2
z1 = Nivel 1
La ecuación anterior puede
transformarse a:
p1 - p2 = γ (z2 - z1)
o
p1 - p2 = γ h
Donde:
h = z2 - z1
Diferencia en elevación
o
p1 = γ h + p2
Altura de presión
La ecuación anterior puede
transformarse en
h = (p2 - p1) / γ
h expresa la altura de presión –
la altura de una columna de fluido de peso específico - γ – requerido para dar una diferencia de presión (p2 -
p1).
2.
Altura de succión
positiva neta - NPSH
Una presión baja en el lado de
succión de una bomba puede hacer que la bomba presente eficiencia reducida,
cavitación y daño.
Para caracterizar estos problemas
puede usarse la diferencia entre la altura total en el lado de succión de la
bomba – cerca del impulsor, y la presión del vapor del líquido a la temperatura
actual.
Altura de succión
Basándonos en la ecuación de la
energía – la altura de succión en el fluido cerca del impulsor puede expresarse
como la suma de la altura estática y dinámica:
hs = ps / γ + vs2 / 2 g
Donde:
hs = Altura de succión cerca del impulsor
ps = presión estática en el fluido cerca del impulsor
γ = Peso específico del fluido.
vs = Velocidad del fluido.
g = Aceleración de la gravedad.
Altura de vapor del líquido
La altura de vapor del líquido a
la temperatura actual puede ser expresada como:
hv = ρv /γ
Donde:
hv = Altura de vapor
Ρv=
Presión de vapor
3.
Presión estática
del agua
La presión hidrostática en un
líquido puede determinarse usando la siguiente ecuación:
p = h ρ g
Donde:
p = presión (N/m2, Pa)
h = Profundidad al a que se mide
la presión(m)
ρ
= Densidad del líquido (kg/m3)
g = Constante gravitacional (9.81
m/s2)
Altura del vapor de líquidos
La altura de vapor de los
líquidos en la temperatura actual puede expresarse como:
hv = pv / γ
Donde:
Hv
= Altura de vapor
Pv
= Presión de vapor
Ver 2ª PARTE
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