Gasto másico y potencia de una bomba

Gasto másico y potencia de una bomba
1. Escriba la ecuación de la Primera Ley de la Termodinámica para sistemas abiertos y explique cada uno de sus términos.
- Para sistemas abiertos la 1ª Ley de la termodinámica se puede obtener por extensión de la expresión para sistemas cerrados.
Es conveniente establecer las siguientes suposiciones para así obtener una forma simplificada de la primera ley:i) El sistema no se mueve con respecto a un sistema de referencia.
ii) El flujo de materia dentro y fuera del sistema es el mismo.
iii) La masa dentro del sistema no varía con el tiempo y permanece constante.
iv) El flujo de calor y el trabajo que atraviesan los límites del sistema es constante.
Consideremos los cambios de energía en el sistema en un intervalo de tiempo Δt:
ΔE sistema = +(energía que entra) – (energía que sale)
ΔE sist = - ΔE corrientes + Q – W
ΔE sistema + ΔE corrientes = Q - W
Para aplicaciones en ingeniería:
Δ [U + (mu2)/2gc + (mzg/gc)] sistema + m Δ [H + V2/2gc + Zg/gc]
Corrientes = Q – W
ΔE sistema ≈ ΔU sistema
ΔE corrientes ≈ Δ (U + EC +EP )
M: masa del flujo de masa que entra al sistema.
W: trabajo mecánico hecho en, o por elsistema (turbinas, compresores, etc.)
Casos especiales
Si el sistema está en reposo (Ec = Ep ≈ 0) sistema entonces tenemos:
ΔU sistema + m Δ [H + u2/2gc + Zg/gc] corrientes = Q – W
Si (Ec = Ep ≈ 0) sistema y además no existe flujo de materia, entonces tenemos:
ΔU sistema = Q – W (primera ley para sistemas cerrados)
Si las velocidades de entrada y salida del flujo no difierenmayormente al igual que las alturas de entrada y salida, entonces tenemos:
ΔU sistema + m ΔH corrientes = Q – W
Si el estado y la intensidad del flujo son constantes en la superficie del sistema y si el estado de la masa no varía con el tiempo dentro del sistema, entonces:
M ΔH corrientes = Q – W (compresores y turbinas)
Si en un proceso no existe trabajo y es adiabático (Q = 0)pero las velocidades de entrada y salida tienen significación, entonces:
M Δ (H + V2/2gc) corrientes = 0 (toberas y válvulas)
Si el sistema es adiabático (Q = 0) y, ΔEC ≈ ΔEP entonces…
ΔE corrientes = Q – W
Δ (U + EC + EP) corrientes = Q – W
(ΔU) corrientes = - W
En el término W separemos convenientemente el trabajo W, Wpv y W otros (W otros ≈ 0, para muchas aplicaciones)
Eltrabajo Wpv = (PV) salida – (PV) entrada = (PV) corrientes
Entonces, ΔU sistema + Δ (U + EC + EP) corrientes = Q – W m – (PV) corrientes
ΔU sistema + Δ (H + EC + EP) corrientes = Q – W m
2. Escriba la ecuación de continuidad y diga sus unidades en el SI.
-En sistemas de flujo para cuantificar una determinada corriente de flujo [líquido o vapor], se aplica la ecuación de continuidad:
Asumiendoun sistema (volumen de control) correspondiente a un sistema de tubería en la cual las condiciones 1 son las correspondientes a la entrada y 2 son las condiciones correspondientes a las condiciones de salida y considerando un estado estable (no hay acumulación = entrada = salida):



3. Haga una clasificación de bombas, diga cuáles son sus características y explique cuál es la diferencia entreuna bomba centrífuga y una de desplazamiento positivo.
- Todas las bombas pueden clasificarse en dos grupos generales:
Bombas de desplazamiento positivo.
Bombas de presión límite.
Las bombas de desplazamiento positivo no tienen límite de presión máxima de impulsión, esta presión de salida puede llegar a valores que ponen en peligro la integridad de la bomba si el conducto de escape se cierracompletamente. Para garantizar el funcionamiento seguro de ellas, es necesaria la utilización de alguna válvula de seguridad que derive la salida en caso de obstrucción del conducto.
Si el ajuste es apropiado, estas bombas pueden bombear el aire de su interior y con ello, crear la suficiente depresión en el conducto de admisión como para succionar el líquido a bombear desde niveles más bajos que la...