Una bomba de flujo axial , o AFP, es un tipo común de bomba que consiste esencialmente en una hélice (un impulsor axial ) en una tubería. La hélice puede ser impulsada directamente por un motor sellado en la tubería o por un motor eléctrico o motores de gasolina / diesel montados en la tubería desde el exterior o por un eje de transmisión en ángulo recto que perfora la tubería.
Las partículas de fluido, en el curso de su flujo a través de la bomba, no cambian sus ubicaciones radiales ya que el cambio de radio en la entrada (llamado 'succión') y la salida (llamado 'descarga') de la bomba es muy pequeño. De ahí el nombre de bomba "axial".
Operación
Una bomba de flujo axial tiene un impulsor de tipo hélice que funciona en una carcasa. La presión en una bomba de flujo axial se desarrolla mediante el flujo de líquido sobre las paletas del impulsor. El fluido es empujado en una dirección paralela al eje del impulsor, es decir, las partículas de fluido, en el curso de su flujo a través de la bomba, no cambian sus ubicaciones radiales. Permite que el fluido entre en el impulsor axialmente y descargue el fluido casi axialmente. La hélice de una bomba de flujo axial es impulsada por un motor.
Notas
- Las paletas difusoras fijas se utilizan para eliminar el componente de remolino () de la velocidad de descarga del impulsor y convertir la energía en presión.
- Las paletas del impulsor pueden ser ajustables.
- La máquina puede estar equipada con paletas de pre-entrada para eliminar la pre-rotación y hacer que el flujo sea puramente axial.
Trabajo realizado en el fluido por unidad de peso [1] =
dónde es la velocidad de la hoja.
Para una máxima transferencia de energía, , es decir,
Por lo tanto, del triángulo de velocidad de salida , tenemos
Por lo tanto, la transferencia de energía máxima por unidad de peso por una bomba de flujo axial =
Diseño de hoja
En una bomba de flujo axial, las palas tienen una sección aerodinámica sobre la cual fluye el fluido y se desarrolla la presión. [2] Para un flujo constante, tenemos
Entonces, la máxima transferencia de energía al fluido por unidad de peso será
Para una transferencia de energía constante en todo el tramo de la pala, la ecuación anterior debe ser constante para todos los valores de . Pero, aumentará con un aumento en el radio , por lo tanto para mantener un valor constante un aumento igual en debe tener lugar. Desde, es constante, por lo tanto debe aumentar al aumentar . Entonces, la hoja se retuerce a medida que cambia el radio.
Caracteristicas
Las características de rendimiento de una bomba de flujo axial se muestran en la figura. Como se muestra en la figura, la altura a la tasa de flujo cero puede ser hasta tres veces la altura en el punto de mejor eficiencia de la bomba. Además, el requisito de potencia aumenta a medida que disminuye el flujo, con la potencia más alta consumida a la tasa de flujo cero. Esta característica es opuesta a la de una bomba centrífuga de flujo radial donde el requerimiento de potencia aumenta con un aumento en el flujo. Además, los requisitos de potencia y la altura de la bomba aumentan con un aumento en el paso, lo que permite que la bomba se ajuste de acuerdo con las condiciones del sistema para proporcionar la operación más eficiente.
Ventajas
La principal ventaja de una bomba de flujo axial es que tiene una descarga relativamente alta (tasa de flujo) a una altura relativamente baja (distancia vertical). [3] Por ejemplo, puede bombear hasta 3 veces más agua y otros fluidos en elevaciones de menos de 4 metros en comparación con la bomba centrífuga o de flujo radial más común . También se puede ajustar fácilmente para que funcione con la máxima eficiencia a bajo flujo / alta presión y alto flujo / baja presión cambiando el paso de la hélice (solo algunos modelos).
El efecto de giro del fluido no es demasiado severo en una bomba axial [4] y la longitud de las palas del impulsor también es corta. Esto conduce a menores pérdidas hidrodinámicas y mayores eficiencias de etapa . Estas bombas tienen las dimensiones más pequeñas entre muchas de las bombas convencionales y son más adecuadas para cargas bajas y descargas más altas.
Aplicaciones
Una de las aplicaciones más comunes de las AFP sería en el manejo de aguas residuales de fuentes comerciales, municipales e industriales.
En los veleros, las AFP también se utilizan en bombas de transferencia utilizadas para lastre de vela . En las centrales eléctricas, se utilizan para bombear agua de un depósito, río, lago o mar para enfriar el condensador principal. En la industria química, se utilizan para la circulación de grandes masas de líquido, como en evaporadores y cristalizadores . En el tratamiento de aguas residuales , un AFP se utiliza a menudo para la recirculación interna de licor mixto (es decir, transferir licor mixto nitrificado de la zona de aireación a la zona de desnitrificación).
En la agricultura y la pesca, se utilizan AFP de gran potencia para levantar agua para riego y drenaje. En el este de Asia, millones de unidades móviles más pequeñas (6-20 HP) funcionan principalmente con motores de gasolina y diésel de un solo cilindro. Son utilizados por pequeños agricultores para riego de cultivos, drenaje y pesca. Los diseños de los impulsores han mejorado, además de brindar aún más eficiencia y reducir los costos de energía para la agricultura allí. Los diseños anteriores tenían menos de dos metros de largo, pero hoy en día pueden tener hasta 6 metros o más para permitirles "alcanzar" la fuente de agua de manera más segura y al mismo tiempo permitir que la fuente de energía (muchas veces se usan tractores de dos ruedas ) mantenidos en posiciones más seguras y estables, como se muestra en la imagen adyacente.
Ver también
Referencias
- ^ A Valan Arasu (2012). Turbo Machines (2ª ed.). Editorial Vikas. pag. 342. ISBN 9789325960084.
- ^ Rama SR Gorla; Aijaz A. Khan (2003). Diseño y teoría de turbomáquinas (ed. Ilustrada). Prensa CRC. pag. 59. ISBN 9780203911600.
- ^ Merle C. Potter; David C. Wiggert y Bassem H. Ramadan (2011). Mecánica de fluidos (4ª ed.). Aprendizaje Cengage. pag. 609. ISBN 9780495667735.
- ^ SM Yahya (2005). Turbinas Compresores y Ventiladores (3 ed.). Educación de Tata McGraw-Hill. pag. 9. ISBN 9780070597709.
Bibliografía
- SM Yahya "Turbines Compressors and Fans, 3rd edition", Tata McGraw-Hill Education, 2005
- A Valan Arasu "Turbo Machines, 2ª edición", Vikas Publishing House Pvt. Limitado.