ventiladores y bombas

1

RECURSOS ENERGETICOS

&

VENTILADORES Y BOMBAS

UNIVERSIDAD

NACIONAL

DE COLOMBIA

Sede Bogot, D.C.

GRUPO DE INVESTIGACION EN MECANISMOS DE DESARROLLO LIMPIO Y GESTION ENERGETICA

Universidad Nacional de Colombia

[email protected]

FUENTES NATURALES DE ENERGIA

NO RENOVABLES RENOVABLES

Combustibles fsiles (carbn,

petrleo y gas natural)

Combustibles

sintticos

CALOR

Hidrulica Nuclear Geotrmica Solar Elica

Fisin Fusin

Convencional

Celdas de Combustible

Breeder

Energa mecnico elctrica

Gas ionizado

Generador MHD Electricidad

Generador

Termoelctrico

Fluido de trabajo

(vapor, gas)

Biomasa

Fuente: Jirsch Tobias et al. Solar termische kraftwerke DZL Stuttgart Curso (2006)

1. FUENTES DE ENERGA -

ALMACENABILIDAD

Almacenamiento ideal

Carbn

Petrleo y gas

Atmica

Almacenable

Solar trmica

Geotrmica

Biomasa

Hidralica

Fluctuante

Elica

Fotovoltaica

Olas / Mareas

ENERGIA Y DESARROLLO

ENERGIA ELECTRICA Y

DESARROLLO

CONSUMOS HISTORICOS DE

ENERGIA

Evolucion de sistemas de potencia

PERSPECTIVAS DEL USO DE LA

ENERGA EXA JOULES

INFORME SHELL

FUENTES DE ENERGA PRIMARIA

GLOBAL (2004)

Fuente: Goldenberg, 2007

FUENTES DE ENERGA PRIMARIA

GLOBAL (2010)

Fuente: Key World Energy Statistics

2010, IEA

OFERTA ENERGTICA EN COLOMBIA

2.1%

50.8%

8.2%

4.8%

2.3%

31.5%

0.3%

Produccin de Energa Primaria - 2008

BAGAZO

CARBN MINERAL

GAS NATURAL

HIDROENERGA

LEA

PETRLEO

RECUPERACIN

Fuente: UPME

14

CONSUMO FINAL DE ENERGA POR

SECTORES-2008

21.2%

26.3%

5.0%

38.3%

5.2% 1.8% 2.2%

Consumo Final de Energa por Sectores - 2008

RESIDENCIAL

INDUSTRIAL

COMERCIAL Y PBLICO

TRANSPORTE

AGRCOLA Y MINERO

CONSTRUCCIN

NO IDENTIFICADO

Fuente: UPME

15

La Ley 143/94 en el Artculo 16 y el Decreto, establece las funciones de

la UPME, entre ellas:

a) Establecer los requerimientos energticos de la poblacin y los

agentes econmicos del pas.

b) Establecer la manera de satisfacer dichos requerimientos teniendo en

cuenta los recursos energticos existentes.

c) Elaborar y actualizar el Plan Energtico Nacional y, el Plan de

Expansin del sector elctrico en concordancia con el Proyecto del

Plan Nacional de Desarrollo.

d) Evaluar la rentabilidad econmica y social de las exportaciones de

recursos mineros y energticos.

ADMINISTRACION DE LA ENERGIA

CASO COLOMBIA

16

e) Evaluar la conveniencia econmica y social del desarrollo de

fuentes y usos energticos no convencionales.

f) Realizar diagnsticos que permitan la formulacin de planes y

programas del sector energtico.

g) Establecer y operar mecanismos y procedimientos que permitan

evaluar la oferta y demanda de los recursos energticos y

determinar las prioridades para satisfacer los requerimientos.

h) Recomendar al Ministro de Minas y Energa, polticas y estrategias

para el desarrollo del sector energtico.

i) Prestar servicios tcnicos de planeacin y asesora.

j) Establecer un programa de ahorro y optimizacin de energa.

17

SISTEMA DE INFORMACIN DE EFICIENCIA

ENERGTICA Y ENERGAS ALTERNATIVAS

(SI3EA)

Contiene informacin sobre Fuentes No

Convencionales de Energa (Estudios sobre

potencialidades del sol, viento, biomasa y

geotermia).

Presenta informacin sobre la formulacin del

Plan de Suministro de Energa de las ZNI y

permite consultar datos y estudios sobre el Uso

Racional de Energa URE, el programa CONOCE y

diferentes energas alternativas.

CAPACIDAD EFECTIVA NETA E.E. (MW)

Diciembre 31 2007

MW %

HIDRULICA 8525 63.6

TRMICA

GAS

CARBN

4298

3598

700

32.1

MENORES

HIDRULICA Y

TRMICA

ELICA

558.2

539.8

18.4

4.1

COGENERADOR 24.5 0.2

TOTAL SIN 13405.7 100.0

SISTEMA NO INTERCONECTADO LOCALIZACION

DE LAS PLANTAS DIESEL EN COLOMBIA

FUENTES ENERGETICAS

SUSTITUTAS

ENERGIAS LIMPIAS

ENERGIAS ALTERNATIVAS- NO

CONVENCIONALES

ENERGIAS RENOVABLES

Mapas de radiacin solar

global sobre una superficie

plana

CASO COLOMBIA

Densidad de energa

elica a 50 metros de

altura

CASO COLOMBIA

Nombre del rea. 25

BIOMASA CASO COLOMBIA

26

VENTILADORES

27

CONTENIDO VENTILADORES

1. DEFINICION

2. VENTILADORES CENTRIFUGOS

3. VENTILADORES AXIALES

4. PRESIONES

5. LEYES DE LOS VENTILADORES

6. SELECCIN DE VENTILADORES

28

1. DEFINICION

Se entiende por ventilador aquel aparato que sirve para mover los gases sin que se produzcan cambios en la densidad del gas superiores al 7% . Es decir el incremento de presin total es muy pequeo, comnmente se tiene una relacin de compresin de 1,1

29

Segn el modo de trabajo: Ventiladores axiales: mueven grandes caudales, flujo evolvente.

Hlice. Tubo axial: dan mayores presiones, generan mucho ruido.

CLASIFICACIN DE LOS VENTILADORES

30

Segn el modo de trabajo:

Ventiladores tranversales; la trayectoria del aire en el rodete es normal al eje tanto a la entrada como a la salida.


31


Ventiladores helicocentrfugos; son intermedios entre los

centrfugos y los axiales, en ellos.


32


Ventiladores centrfugos: el flujo de salida es perpendicular al de entrada. De alabes curvados hacia delante.

De alabes curvados hacia atrs. De labes rectos . radiales; captacin de residuos.


33


Segn la diferencia de presin esttica producida: Alta presin: 180 < p > 300 mm.c.a.; p > 3000 Pa (Fig. 12) Media presin: 90 < p < 180 mm.c.a.; 3000< p

34

2. VENTILADORES CENTRFUGOS

Los ventiladores centrfugos se clasifican atendiendo a la curvatura que presentan las aletas de la rueda giratoria.

Ventiladores centrfugos de labes curvados hacia delante, radiales y atrs

35

CURVAS

CARACTERISITICAS

36

O de circulacin axial en lnea recta, en donde el aire entra y sale en igual direccin. Este tipo de ventilador consiste esencialmente en una hlice encerrada en una envolvente cilndrica y es de diseo aerodinmico

2. VENTILADORES AXIALES

37

A. Tubo axiales

Estn diseados para una amplia gama de volmenes a presiones medias; constan principalmente de una hlice alojada en un cilindro, en la cual recibe y dirige el flujo de aire. Se utiliza para vapores corrosivos porque es fcil revestir la hlice.

38

Tienen aletas de gua en el lado de descarga; con esto de reduce la turbulencia , por ello se mejora la eficiencia y las caractersticas de presin. El ventilador axial con aletas de gua es compacto y reversible, y puede funcionar para ventilacin y extraccin, por ello se utiliza en zonas subterrneas de trabajo.

B.Ventiladores con aletas guas

39

C. VENTILADOR AXIAL DE RODETE

ORIENTABLE

40 COMPARACIN

VENTILADORES CENTRIFUGOS

Y AXIALES - COMPARACION

41

4. PRESIONES

PRESION ESTATICA

PRESION DINAMICA

PRESION TOTAL

Para fluidos en reposo (estticos) la presin dinmica es

nula y la presin esttica es igual a la presin total.

42

Para evitar perdidas por asimetras y

remolinos en el fluido, es necesario que este

se encuentre totalmente desarrollado.

DISTRIBUCION DE PRESIONES

43

MEDICION DE PRESIONES TUBO PITOT

44

RESUMEN LEYES DE VENTILADORES

45

Si se incrementa o reduce la velocidad del ventilador, el punto de operacin se mover hacia arriba o hacia abajo del sistema de curvas existente.

Grfica Pt vs. Q

CAMBIO DE VELOCIDAD DEL VENTILADOR

46

Para diversas condiciones de diseo tanto de ventilador como de ducto solo habr 1 punto de funcionamiento para ambos sistemas. La curva caracterstica del ventilador no depende del sistema de ductos. La curva caracterstica del sistema de ductos no depende para nada del ventilador. Depende mas ampliamente de las condiciones de rugosidad y limpieza o configuracin de filtros.

PUNTO DE FUNCIONAMIENTO DE VENTILADOR Y DUCTO

47

6. SELECCIN DEL VENTILADOR

48

Entrada y salida libre

Entrada libre y salida con ducto

Entrada y salida con ducto

Entrada con ducto y salida libre

TIPOS DE INSTALACION

49 VENTILADOR CENTRIFUGO Perdidas por 149Pa

50

LONGITUD DE DUCTO EFICIENTE

51

CONTENIDO BOMBAS

1. DEFINICION

2. BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO

POSITIVO

3. BOMBAS CENTRIFUGAS

4. CURVAS CARACTERISTICAS

5. SELECCIN DE LA BOMBA

52

1. DEFINICION

Una bomba es un dispositivo empleado para elevar, transferir o comprimir lquidos.

Son mquinas que realizan un trabajo para mantener un lquido en movimiento, consiguiendo as aumentar la presin o energa cintica del fluido.

Se clasifican como VOLUMETRICAS O ROTODINAMICAS

53

2. BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO

POSITIVO

a. CARACTERISTICAS BOMBAS VOLUMTRICAS

b. BOMBAS DE MBOLO

c. BOMBAS ROTATIVAS

d. BOMBAS DE ENGRANAJES

e. BOMBAS DE ALETAS

f. BOMBAS HELICOIDALES

g. BOMBAS ROTATIVAS DE MBOLO

h. BOMBAS MEICELANEAS

54

a. CARACTERISITICAS BOMBAS

VOLUMETRICAS

V es el volumen correspondiente a cada cmara de

trabajo en cada vuelta del rbol de la bomba, z es

el nmero de cmaras de trabajo de la bomba, n

es el nmero de rpm del rbol de la bomba

55

b. DE EMBOLO

Los caudales aspirado e impulsado en la bomba de simple efecto son:

la seccin transversal del pistn en m. c la carrera, en metros

a la seccin del eje del mbolo

n el nmero de revoluciones por minuto

del cigeal

56

c. BOMBAS ROTATIVAS

57

.

PRINCIPIO BSICO DE OPERACIN

58

d. BOMBAS DE ENGRANAJES

El nmero de estos volmenes,

que pasan durante una

revolucin del rbol de la bomba,

ser igual al nmero total de

dientes de las dos ruedas

dentadas, 2 z, por lo que el

caudal promediado aspirado

suministrado por la bomba,

por segundo es:

59

Bombas de engranes: Tipos

ENGRANAJES EXTERNOS ENGRANAJES INTERNOS

60

Las paletas planas rectangulares se mueven acercndose o alejndose de las ranuras del rotor

El rotor esta colocado excntrico con respecto al eje de la caja de la bomba.

e. BOMBAS DE PALETAS

62

f. BOMBAS HELICOIDALES

En la que es la superficie de la seccin de las cmaras de trabajo de la bomba, perpendicular a los ejes de rotacin, y D i el dimetro

interior de la rosca del tornillo conductor, igual al dimetro exterior del

tornillo conducido

63

Bomba de tornillo doble

64

Bomba helicoidal de 3 tornillos

65

g. BOMBAS ROTATIVAS DE

MBOLO

El caudal aspirado medio q 1 que puede proporcionar este tipo de bomba es:

d es el dimetro de los mbolos

D es el dimetro de la circunferencia del rotor en la que van

dispuestos los ejes de los alojamientos

z es el nmero de alojamientos

l es el recorrido de un pistn cualquiera = D tg

66

h. BOMBAS MISCELANEAS

Bomba peristaltica

Consta de una tubera flexible la cual captura al liquido mediante la accin de un rodillo. Se usa para manipular fluidos en pequeas cantidades, a bajas presiones y manteniendo una limpieza constante.

Funcionamiento

67

Bomba De Diafragma y Doble

Diafragma

Manejan lquidos y lodos con slidos

corrosivos a altas presiones

68

3. BOMBAS CENTRIFUGAS

Se tiene que adicionar a la bomba toda la energa requerida; no solamente para vencer la diferencia de presiones entre la succin y la descarga, sino tambin las prdidas en los conductos.

La energa suministrada por la bomba es igual a la columna del sistema o resistencia.

69

Componentes principales

70

CLASIFICACION

Radiales, axiales y diagonales.

De impulsor abierto, semiabierto y cerrado.

Horizontales y verticales.

La presin es funcin de la velocidad de giro y

del dimetro del impeler.

71

Bombas Centrifugas : Impulsores

a) De labes aislados (abiertos)

b) De doble aspiracin

c) Con una pared o disco lateral de apoyo (semiabiertos)

d) Con ambas paredes laterales (cerrados).

72

Bombas Verticales

tienen, casi siempre, el motor

a un nivel superior al de la bomba, por lo que es posible, al contrario que en las horizontales, que la bomba trabaje rodeada por el lquido a bombear, con el motor por encima de ste.

73

CURVAS CARACTERISTICAS

.

Curvas caractersticas para densidades distintas

74

Curvas completas de

una bomba centrfuga:

Hm = f(q) ; N = f(q) ; = f(q). Realizadas a

diferentes velocidades

de rotacin

Curvas bsicas de una

bomba centrfuga: Hm =

f(q) ; N = f(q) ; = f(q)

75

NPSH

Diferencia entre la presin existente a la entrada de la bomba y la presin de evaporacin del lquido que se bombea.

Esta diferencia es determinante para el buen funcionamiento del equipo puesto que evita la cavitacin.

El NPSH requerido es la presin de succin mnima (energa) que necesita la bomba para mantener un funcionamiento estable. Depende, entonces, de la construccin de la bomba y varia con cada posicin de ella.

76

Curvas de una bomba

centrfuga: Cabeza,

potencia y NPSHr, con

niveles de rendimiento

(curvas de colina)

77

Seleccin Bombas

COMBINACIN DE CURVAS DEL SISTEMA Y DE LA BOMBA

En la curva de la bomba se dibuja la Curva H-Q del sistema segn requerimientos de Diseo; luego se trazan lneas paralelas a los ejes en el punto de operacin indicado.

En los cortes de estas lneas con la curva de la bomba se deber decidir el nuevo punto de operacin del sistema

78

BOMBAS SERIE Y PARALELO

Bombas en serie

Si las bombas son idnticas

Q = Q1 = Q2

H3 = 2H1 = 2H2

79

BOMBAS EN PARALELO

80

5. SELECCIN DE LA BOMBA

Amplitud de presin: Se constituyen en los lmites mximos de presin con los cuales una bomba puede funcionar adecuadamente. Las unidades son Lb/plg2.

Volumen: La cantidad de fluido que una bomba es capaz de entregar a la presin de operacin. Las unidades son gal/min.

Amplitud de la velocidad: Se constituyen en los lmites mximo y mnimo en los cuales las condiciones a la entrada y soporte de la carga permitirn a la bomba funcionar satisfactoriamente. Las unidades son r.p.m.

81

Eficiencia mecnica: Se puede determinar mediante la relacin entre la potencia terica a la entrada, necesario para un volumen especifico en una presin especifica y la potencia real a la entrada necesaria para el volumen especifico a la presin especifica.

Eficiencia volumtrica: Se puede determinar mediante la relacin entre el volumen terico de salida a 0 psi y el volumen real a cualquier presin asignada.

Eficiencia total: Se puede determinar mediante el producto entre la eficiencia mecnica y al eficiencia volumtrica.

82

Caractersticas del sistema

FLUJO (CAPACIDAD)

El tamao de la bomba es determinado por la velocidad de flujo requerida.

Velocidad de flujo para la cual debe ser dimensionada la bomba; usualmente el flujo mximo.

Flujo normal al cual la bomba deber de operar la mayora del tiempo.

Mnimo flujo al cual la bomba puede operar; debe especificarse el tiempo probable a esta condicin.

Una velocidad de flujo razonable para sistemas de distribucin de fluido (agua, aceite) es de aproximadamente 3,0 m/s.

83

Propiedades De Los Fluidos

Gravedad especfica (SG) o densidad relativa (RD)

Presin de vapor

Viscosidad

Caractersticas reolgicas (s son diferentes de los newtonianos)

Las propiedades del liquido son usualmente especificadas a la temperatura de bombeo o por encima de la temperatura esperada, si este es el caso.

84

Propiedades de los fluidos

Otras propiedades importantes son:

Temperatura

Constituyentes

Acidez y Alcalinidad

AERACIN (Oxidacion Por Pasividad)

Slidos

Derrames Permisibles (Fugas)

Calidad Del Producto

85

CARACTERSTICAS DEL SISTEMA

Determinacin de columnas

86

Columnas de elevacin

Las columnas de

elevacin o de nivel, es la diferencia de nivel entre los puntos de succin y descarga. Un nivel de liquido sobre el punto de referencia es positivo, y por debajo es negativo

ventiladores y bombas

Documents