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fluido de una bomba de agua
introducción
En esta oportunidad  nos quedaremos con su acepción como el dispositivo que permite impulsar un liquido en una cierta dirección. hidráulico, por su parte, es aquello que se desplaza por la acción de un fluido o la energía que se genera a partir del movimiento del agua.
El bombeo es el proceso por el cual se adición de energía cinética y energía potencial a un líquido, para producir movimiento y transportarlo de un punto a otro. Las bombas incrementan la energía mecánica del líquido, aumentando su velocidad, presión o elevación.

característica de los fluidos
los fluidos al igual que los sólidos presentan ciertas características los definen; estas se menciona a continuación:
Propiedades de los Fluidos
Los fluidos, como todos los materiales, tienen propiedades físicas que permiten caracterizar y cuantificar su comportamiento así como distinguirlos de otros. Algunas de estas propiedades son exclusivas de los fluidos y otras son típicas de todas las sustancias. En tal sentido se define como propiedad a una característica observable y/o cuantificable de las sustancias, que describe su comportamiento.

¿Que un compresor?

Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tales como gases y vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la máquina y el fluido, en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la sustancia que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola a fluir.

Al igual que las bombas, los compresores también desplazan fluidos, pero a diferencia de las primeras que son máquinas hidráulicas, éstos son máquinas térmicas, ya que su fluido de trabajo es compresible, sufre un cambio apreciable de densidad y, generalmente, también de temperatura; a diferencia de los ventiladores y los sopladores, los cuales impulsan fluidos, pero no aumentan su presión, densidad o temperatura de manera considerable.

utilización

Los compresores son ampliamente utilizados en la actualidad en campos de la ingeniería y hacen posible nuestro modo de vida por razones como:

• Son una parte importante de muchos sistemas de refrigeración y se encuentran en cada refrigerador casero.
• Se encuentran en sistemas de generación de energía eléctrica, tal como lo es el Ciclo Brayton.
• Se encuentran en el interior de muchos motores de avión, como lo son los turborreactores, y hacen posible su funcionamiento.
• Se pueden comprimir gases para la red de alimentación de sistemas neumáticos.

análisis de la compresión de un gas

Imaginemos que en un cilindro tenemos un volumen ${\displaystyle V}$ de un gas ideal y está «tapado» por un pistón que es capaz de deslizarse verticalmente sin fricción. En un principio este sistema se encuentra en equilibrio con el exterior, es decir, la presión que ejerce el gas sobre las paredes del cilindro y sobre el pistón (que es la misma en todas las direcciones) ${\displaystyle p_{int}}$ es igual a la presión que ejerce el peso del pistón sobre el gas ${\displaystyle p_{ext}}$, y más ninguna otra fuerza obra sobre nuestro sistema.

Ahora imaginemos que repentinamente aumentamos la presión externa a ${\displaystyle {p'}_{ext}}$ y como la presión que ejerce el gas sobre el pistón es ${\displaystyle p_{int}<{p'}_{ext}}$ el equilibrio se romperá y el cilindro deslizará hacia abajo ejerciendo un trabajo ${\displaystyle W=fuerza*desplazamiento={p'}_{int}\Delta V}$. Esta energía, por la primera ley de la termodinámica, se convertirá instantáneamente en un incremento de energía interna del gas en el recipiente, y es así como el gas absorberá el trabajo del desplazamiento pistón.

compresión isotérmica reversible para gases

Esta forma de compresión es una secuencia de infinitas etapas, o estados, de equilibrio que se conoce como movimiento cuasi-estático, en los que siempre se cumple que la presión que ejerce el gas sobre las paredes del recipiente es igual a la presión que ejerce el pistón sobre el gas ${\displaystyle p_{ext}=p_{int}=nRT/V}$.

condensador

La condensación se puede producir bien utilizando aire mediante el uso de un ventilador o con agua (esta última suele ser en circuito cerrado con torre de refrigeración, en un río o la mar). La condensación sirve para condensar el vapor, después de realizar un trabajo termodinámico; por ejemplo, una turbina de vapor o para condensar el vapor comprimido de un compresor de frío en un circuito frigorífico. Cabe la posibilidad de seguir enfriando ese fluido, obteniéndose líquido subenfriado en el caso del aire acondicionado.

Adopta diferentes formas según el fluido y el medio. En el caso de un sistema fluido/aire, está compuesto por uno tubo de diámetro constante que curva 180° cada cierta longitud y unas láminas, generalmente de aluminio, entre las que circula el aire. Un condensador es un cambiador de calor latente que convierte el vapor (en estado gaseoso) en vapor en estado líquido, también conocido como fase de transición. El propósito es condensar la salida (o extractor) de vapor de la turbina de vapor para así obtener máxima eficiencia e igualmente obtener el vapor condensado en forma de agua pura de regreso a la caldera. Condensando el vapor del extractor de la turbina de vapor, la presión del extractor es reducida arriba de la presión atmosférica hasta debajo de la presión atmosférica, incrementando la caída de presión del vapor entre la entrada y la salida de la turbina de vapor. Esta reducción de la presión en el extractor de la turbina de vapor, genera más calor por unidad de masa de vapor entregado a la turbina de vapor, por conversión de poder mecánico.

función del condensador

La función principal del condensador en una central térmica es ser el foco frío o sumidero de calor dentro del ciclo termodinámico del grupo térmico. Por tanto, su misión principal es condensar el vapor que proviene del escape de la turbina de vapor en condiciones próximas a la saturación y evacuar el calor de condensación (calor latente) al exterior mediante un fluido de intercambio (aire o agua).

En el caso de una máquina frigorífica, el condensador tiene por objetivo la disipación del calor absorbido en el evaporador y de la energía del compresor.

Además, el condensador recibe los siguientes flujos:

• Las purgas de los calentadores y otros elementos, que una vez enfriadas son incorporadas al circuito de condensado.
• El aire que procede de entradas furtivas en los diversos elementos del ciclo agua-vapor, a través de los cierres de la turbina de vapor o con el agua de reposición al ciclo. Éste debe ser extraído y enviado al exterior mediante eyectores o bombas de vacío.
• El vapor procedente del escape de la turbo-bomba de agua de alimentación si la hay en la instalación.
• El vapor de los by-passes de turbina de vapor, que en determinados modos de operación transitorios (arranques, paradas, disparos, cambios bruscos de carga) conducen directamente al condensador todo el vapor generador en la caldera una vez atemperado. y cuando eso pasas sigue ahcien cp

• El agua de aportación al ciclo para reponer las purgas, fundamentalmente la purga continua. Esta agua es desmineralizada y proviene del tanque de reserva de condensado.

Las condiciones en el interior del condensador son de saturación, es decir, está a la presión de saturación correspondiente a la temperatura de condensación del vapor. Esta presión es siempre inferior a la atmosférica, es decir, se puede hablar de vacío.

GENERACIÓN DE ENERGÍA

Las turbinas producen potencias mientras que los compresores,bombas y ventiladores requieren entrada de potencia.La transferencia de calor desde las turbinas por lo general es insignificante ya que normalmente están bien aisladas,la transferencia de calor es también insignificante para los compresores,a menos que haya enfriamiento intencional, los cambios de energía potencial son insignificante para todos estos dispositivos;mientras que las velocidades, con excepción de turbinas y ventiladores,son demasiado bajas para causar algún cambio importante en su energía cinetica.

CURVAS CARACTERÍSTICA DE UNA BOMBA

El comportamiento hidráulico de una bomba viene especificado en sus curvas características que representan una relación entre los distintos valores del caudal proporcionado por la misma con otros parámetros como la altura manométrica, el rendimiento hidráulico, la potencia requerida y la altura de aspiración, que están en función del tamaño, diseño y construcción de la bomba.

Estas curvas, obtenidas experimentalmente en un banco de pruebas, son proporcionados por los fabricantes a una velocidad de rotación determinada (N).

Se representan gráficamente, colocando en el eje de abcisas los caudales y en el eje de ordenadas las alturas, rendimientos, potencias y alturas de aspiración.

• Curva altura manométrica-caudal. Curva H-Q.

Para determinar experimentalmente la relación H(Q) correspondiente a unas revoluciones (N) dadas, se ha de colocar un vacuómetro en la aspiración y un manómetro en la impulsión, o bien un manómetro diferencial acoplado a dichos puntos. En la tubería de impulsión, aguas abajo del manómetro, se instala una llave de paso que regula el caudal, que ha de ser aforado. La velocidad de rotación se puede medir con un tacómetro o con un estroboscopio. Con un accionamiento por motor de corriente alterna, dicha velocidad varía muy poco con la carga.

La relación H(Q) tiene forma polinómica con las siguientes formas:

H = a + b·Q + c·Q²

H = a + c · Q²

Las curvas características H-Q, típicas de los 3 grupos de bombas vienen indicadas en las siguientes figuras 7.13.

La curva que se obtiene corta el eje (Q = 0) en un punto en el que la bomba funciona como agitador, elevando un caudal nulo. Esta situación se consigue cerrando totalmente la llave de paso en el origen de la tubería de impulsión. El llamado caudal a boca llena es el que corresponde a H=0, dando un caudal máximo.
                                           BOMBA CENTRIFUGA

                                           BOMBA HELIOCENTRIFUGA

BOMBA HELICE

• Curva rendimiento-caudal.

El rendimiento de la bomba o rendimiento global es la relación entre la potencia útil o hidráulico y la potencia al freno. Este es, en general, suministrado por los constructores de la bomba, y considera las pérdidas por fugas (rendimiento volumétrico) y por rozamientos en ejes y caras del impulsor (rendimiento mecánico).

La curva característica rendimiento-caudal para tres tipos de bombas distintas la podemos ver en la figura 7.13.

En general la curva del rendimiento N=N(Q) podrá ajustarse a una expresión del tipo:

N=d*Q+e*Q*Q

El rendimiento es nulo para un caudal nulo y para un caudal máximo. Entre ambos el rendimiento varía, alcanzando el máximo en un punto correspondiente a un cierto caudal, llamado caudal nominal de la bomba, que es aquel para el cual ha sido diseñada la bomba.

• Curva potencia-caudal.

En la teoría, la potencia suministrada por el eje del impulsor es:

ph=&*Q*H   P_h = potencia hidráulica

En la práctica, las perdidas por rozamiento hidráulico, mecánico y las posibles fugas dan lugar a que la potencia al freno P absorbida al motor por el eje de la bomba difiere de P_h. Su valor se obtiene en laboratorio mediante un dinamómetro o freno, aplicando la relación:

P = T · N

Siendo T el par resistente de la bomba, el cual es el producto de [F x r] donde r es el brazo donde se aplica la fuerza tangencial F. N es el numero de revoluciones o vueltas en la unidad de tiempo, o velocidad angular. La relación entre la potencia hidráulica (P salida) y la potencia al freno (P entrada) mide el rendimiento global. Se determina a partir de la ecuación:

n=phidraulica/palfreno

La potencia absorbida por el eje de la bomba o potencia al freno es la potencia que necesita la bomba para realizar una determinada cantidad de trabajo. Es igual a la potencia hidráulica o potencia que necesita la bomba para elevar el agua, más la potencia consumida en rozamientos, y viene determinada por la formula:
Donde:

P = potencia bomba (w)

pe = peso específico (N/m³)

Q = caudal (m³/s)

H = altura manométrica total (m)

n = rendimiento de la bomba (º/₁).

También se puede utilizar la siguiente expresión para Potencias expresadas en C.V.

Donde:

P = potencia bomba (C.V.)

Q = caudal (l/s)

H = altura manométrica total (m)

n = rendimiento de la bomba (º/₁).

Para cada posición de la llave de regulación del caudal, se determinará la potencia P, con lo que la curva característica P (Q) queda determinada con la figura 7.13.

La potencia absorbida por la bomba es la que tiene que suministrar el motor (eléctrico o combustión o hidráulico) por el rendimiento de dicho motor (η_m).