bombeo, golpe ariete

TURBOMAQUINAS Y LABORATORIO
ILM - 322

TEXTO

UNIDAD Nº 11

Prof.-Ing. Jaime Espinoza S.
Prof.Dipl.-Ing. George Jander M.

DEPARTAMENTO DE MECANICA

INDICE UNIDAD 11

11.

Límites de funcionamiento

2

11.1 Rotating-Stall

2

11.2 Bombeo

2

11.3 Límite de la capacidad de succión

5

11.4 Bloqueo (Chocking)

5

11.5 Golpe de ariete

9

11.5.1 Cómo evitarel golpe de ariete

12

Figuras Unidad 11

13

Cuestionario Unidad 11

18

Ejercicios
TMP - 11.1

21

TMP - 11.2

22

TMP - 11.3

23

TMP - 11.4

24

TMP - 11.5

25

1

11.

Límites de funcionamiento

11.1. "Rotating stall”

(INDICE)

(INDICE)

El “rotating stall” o desprendimiento de fluido, se produce en un sector o
en la totalidad del álabe,afectando las zonas vecinas, haciendo que el
estado de desprendimiento “gire” (rotating) a velocidades relativamente
grandes; hasta 1 u . Este desprendimiento parcial sucede cerca del
2
"límite de bombeo", en el cual se desprende toda la corriente. Como
consecuencia del desprendimiento o separación que se produce en un
canal (formado por álabes), disminuye el aumento de presión y el flujo seestanca, desviándose hacia el álabe ubicado en dirección contraria.
Como consecuencia de esta variación del ángulo relativo de entrada, el
desprendimiento se traslada o se mueve al próximo álabe y así
sucesivamente.

11.2. El bombeo.

(INDICE)

El desprendimiento se produce generalmente cuando se tiene caudales
muy pequeños. Si la presión en la salida de la máquina disminuye
demasiado, esposible que el flujo se invierta, es decir el flujo se
devuelve del consumidor (sistema a presión) a la máquina. Mediante las
curvas características de TM139, se puede establecer el rango de
funcionamiento estable y el límite de bombeo.
Consideremos primeramente el caso que el consumidor (subíndice
"CON") y la máquina (subíndice "M") trabajen simultáneamente. En la
curva (2), que representalas resistencias del sistema, el punto de trabajo

2

(equilibrio de resistencias y presión de la máquina) deberá ser el punto
A. Si se asume ahora en el sistema un cambio de caudal ∆Q que a la vez
produce un aumento de la presión de la máquina según:
⎛ ∂p ⎞
⎜
⎟ ⋅ ∆Q
⎝ ∂Q ⎠ M

y un aumento de presión en el consumidor
⎛ ∂p ⎞
⋅ ∆Q
⎜
⎟
⎝ ∂Q ⎠CON

la estabilidad existirá sólo en elcaso que el aumento de presión
resultante actúe en contra de ∆Q :
⎛ ∂p ⎞
⎛ ∂p ⎞
⋅ ∆Q < 0
⎜
⎟ ⋅ ∆Q − ⎜
⎟
⎝ ∂Q ⎠ M
⎝ ∂Q ⎠CON

Por lo tanto,
⎛ ∂p ⎞
⎛ ∂p ⎞
⋅ ∆Q
⎜
⎟ ⋅ ∆Q < ⎜
⎟
⎝ ∂Q ⎠ M
⎝ ∂Q ⎠CON

Luego, el límite de bombeo está definido para un sistema en el que el
consumidor y la máquina se ajusten simultáneamente por la ecuación:
⎛ ∂p ⎞
⎛ ∂p ⎞
⎜
⎟ ⋅ ∆Q ≈ ⎜
⎟ ⋅ ∆Q
⎝ ∂Q ⎠ M⎝ ∂Q ⎠CON

Esto sucede en el diagrama TM-139 en el punto P, en el caso que la
máquina se acople a un sistema con resistencias representadas por la
curva (1).
En el caso que haya un acumulador de energía (un estanque, por ej.)
entre la máquina y consumidor de un tamaño muy grande ( → ∞ ), no se
notará un cambio de presión, al variar el caudal, (en volumen), del
consumidor ( ∆Qcon ):
⎛ ∂p⎞
⎜
⎟ ⋅ ∆Q = 0
⎝ ∂Q ⎠CON

Según esto, el criterio de estabilidad sería:
⎛ ∂p ⎞
⎜
⎟ ⋅ ∆Q < 0
⎝ ∂Q ⎠ M

y el bombeo comenzará, entonces en el punto M de TM-139

3

Si ahora el acumulador de energía fuese finito, entre el consumidor y la
máquina, habrá una retardación entre una perturbación del caudal ∆Q y
un cambio de la presión ∆p en la máquina o en el consumidor, de
manera que elproblema de estabilidad conduce a un problema
dinámico.

Por lo tanto el límite de bombeo se encontrará entre los

puntos P y M de TM-139.
El bombeo empezará, en el caso que el punto de trabajo se desplace a
la izquierda del límite.

El trazado M-K (ó P-K en el caso de un

acumulador de energía muy pequeño) de la curva de frenado M-K-N es
inestable, de manera que el caudal salta...