Fórmula de cálculo de la bomba hidráulica

Ya sea que esté en un campo de la ingeniería relacionado con la hidráulica o en algún otro campo profesional, lo más probable es que trabaje con bombas hidráulicas. En este artículo, discutiremos cómo la fórmula de cálculo de la bomba hidráulica puede ayudarlo a comprender cómo calcular el caudal y la presión de su bomba hidráulica.

Los principales parámetros técnicos de la bomba hidráulica.

(1) desplazamiento de la bomba (mL/r) bomba por semana de rotación, el volumen de líquido que se puede descargar.

(2) Capacidad nominal de la bomba (L/min) en el número nominal de revoluciones, se puede descargar el caudal máximo de la bomba por unidad de tiempo obtenido por cálculo.

(3) caudal nominal de la bomba (l/min) en condiciones normales de funcionamiento; para garantizar que la bomba pueda funcionar durante mucho tiempo con la máxima salida de flujo.

(4) presión nominal de la bomba (MPa) en condiciones normales de funcionamiento; para garantizar que la bomba pueda funcionar durante mucho tiempo a la presión más alta.

(5) presión máxima de la bomba (MPa) permite que la bomba supere la presión nominal durante un breve período de tiempo cuando funciona a la presión más alta.

(6) revoluciones nominales de la bomba (r/min) en la presión nominal, puede garantizar que el mayor número de revoluciones durante un largo tiempo de funcionamiento normal.

(7) revoluciones máximas de la bomba (r/min) a la presión nominal, lo que permite que la bomba supere el número máximo de revoluciones durante un breve período de tiempo cuando funciona a la velocidad nominal.

(8) eficiencia del volumen de la bomba (%) la relación entre el caudal de salida real de la bomba y el caudal teórico.

(9) eficiencia total de la bomba (%) la relación entre la salida de potencia hidráulica de la bomba y la entrada de potencia mecánica.

(10) potencia de accionamiento de la bomba (kW) en condiciones normales de funcionamiento puede impulsar la potencia mecánica de la bomba hidráulica.

Fórmula de cálculo de la bomba hidráulica

 

FLUJO DE SALIDA DE LA BOMBA:

FLUJO = RPM x DESPLAZAMIENTO DE LA BOMBA (pulgadas cúbicas/rev.)/231

Q = s/231

 

POTENCIA DE ENTRADA DE LA BOMBA

ENTRADA DE CABALLOS DE POTENCIA = SALIDA DE TASA DE FLUJO (GPM) x PRESIÓN (PSIG)/1714 x EFICIENCIA (general)

HP =QP/1714 efectivo

 

EFICIENCIA DE LA BOMBA(TOTAL EN PORCENTAJE)

EFICIENCIA GENERAL (%) = CABALLOS DE FUERZA DE SALIDA/CABALLOS DE FUERZA DE ENTRADAx 100

EffOV= HPOUT/HPINx 100

 

EFICIENCIA DE LA BOMBA(VOLUMÉTRICO EN PORCENTAJE)

EFICIENCIA VOLUMÉTRICA (%) = SALIDA DE TASA DE FLUJO REAL (GPM) / SALIDA DE TASA DE FLUJO TEÓRICO (GPM) x 100

EfVOL =QACT./QTHEO.x 100

 

EFICIENCIA DE LA BOMBA(MECÁNICA EN PORCENTAJE)

EFICIENCIA MECÁNICA (%) = PAR TEÓRICO PARA ACCIONAR/PAR ACTUAL PARA ACCIONARx 100

EffMECH = TTEO./TACT.x 100

 

BOMBA DE DESPLAZAMIENTO(EN PULGADAS CÚBICAS/REVOLUCIÓN)

DESPLAZAMIENTO = (CAUDAL (GPM) x 231)/RPM DE LA BOMBA

CIPR = (GPM/RPM) x 231

 

PAR DE BOMBA(EN PULGADAS LIBRAS)

PAR =(CABALLOS DE FUERZA x 63025)/RPM

T=63025 CV/RPM

 

PAR DE LA BOMBA (PULGADAS LIBRAS)

TORQUE = (PRESIÓN (PSIG) x DESPLAZAMIENTO DE LA BOMBA (CIPR)/(2 x 3.14)

T=PSIG d/(2 x 3.14)

T=Pd/(2x3.14)

 

BOMBA DE VIDA(VIDA DEL COJINETE B10)

B10 HORAS DE VIDA DEL COJINETE=HORAS DE VIDA NOMINALxVELOCIDAD NOMINAL (RPM)/NUEVA VELOCIDAD (RPM)x(PRESIÓN NOMINAL (PSIG))3/(NUEVA PRESIÓN (PSIG))3

B10 = HORAS NOMINALES. xRPMr/RPMnx(Pr)3/(Pn)3

 

Eficiencias de la bomba hidráulica

Hay tres categorías de eficiencia que se utilizan para describir las bombas (y los motores) hidráulicos: eficiencia volumétrica, eficiencia mecánica/hidráulica y eficiencia general.

La eficiencia volumétrica se determina dividiendo el flujo real entregado por una bomba a una presión dada por su flujo teórico. teorético de tus señales se calcula multiplicando el desplazamiento de la bomba por revolución por su velocidad impulsada. Entonces, si la bomba tiene una cilindrada de 100 cc/rev y está siendo accionada a 1000 RPM, su caudal teórico es de 100 litros/minuto.

Real de tus señales debe medirse con un caudalímetro. Si cuando se probó, la bomba anterior tenía un flujo real de 90 litros/minuto a 207 bar (3000 PSI), podemos decir que la bomba tiene una eficiencia volumétrica del 90% a 207 bar (90/100 x 100 = 90%).

Su eficiencia volumétrica se usa más en el campo para determinar la condición de una bomba hidráulica, en función de su aumento de fugas internas por desgaste o daño. Pero sin referencia al flujo teórico, el flujo real medido por el medidor de flujo no tendría sentido.

La eficiencia mecánica/hidráulica de una bomba se determina dividiendo la par teórico necesario para conducirlo por el real par necesario para impulsarlo. Una eficiencia mecánica/hidráulica del 100 por ciento significaría que si la bomba estuviera entregando flujo a presión cero, no se requeriría fuerza ni torque para impulsarla. Intuitivamente, sabemos que esto no es posible debido a la fricción mecánica y de fluidos.

Al igual que el flujo teórico, se puede calcular el par motor teórico. Para la bomba anterior, en unidades SI: 100 cc/rev x 207 bar / 20 xp = 329 Newton metros. Pero al igual que el flujo real, el par motor real debe medirse y esto requiere el uso de un dinamómetro. No es algo que podamos, o necesitemos, hacer en el campo. Sin embargo, para los propósitos de este ejemplo, suponga que real El par motor era de 360 ​​Nm. La eficiencia mecánica sería del 91% (329 / 360 x 100 = 91%).

La eficiencia general es simplemente el producto de la eficiencia volumétrica y mecánica/hidráulica. Siguiendo con el ejemplo anterior, la eficiencia global de la bomba es 0.9 x 0.91 x 100 = 82%. Eficiencias generales típicas para diferentes tipos de bombas hidráulicas

Los diseñadores de sistemas usan el valor de eficiencia volumétrica de los fabricantes de bombas para calcular la real caudal que entregará una bomba de un desplazamiento dado, operando a una presión particular.

Como ya se mencionó, la eficiencia volumétrica se utiliza en el campo para evaluar el estado de una bomba, en función del aumento de las fugas internas debido al desgaste o daño.

Al calcular la eficiencia volumétrica en función de las pruebas de flujo reales, es importante tener en cuenta que las diversas rutas de fuga dentro de la bomba suelen ser constantes. Esto significa que si el flujo de la bomba se prueba a menos del desplazamiento total (o RPM máximas), esto distorsionará la eficiencia calculada, a menos que la fuga se trate como una constante y se realice un ajuste necesario.

Por ejemplo, considere una bomba de caudal variable con un caudal máximo de 100 litros/minuto. Si se probó el caudal a desplazamiento total y el caudal medido fue de 90 litros/minuto, la eficiencia volumétrica calculada sería del 90 por ciento (90/100 x 100). Pero si se probó el flujo de la misma bomba a la misma presión y temperatura del aceite pero a la mitad del desplazamiento (50 L/min), las pérdidas por fugas seguirían siendo de 10 litros/minuto, por lo que la eficiencia volumétrica calculada sería del 80 por ciento (40/min). 50x100).

El segundo cálculo en realidad no es incorrecto, pero requiere calificación: esta bomba tiene una eficiencia del 80 por ciento en medio desplazamiento. Debido a que las pérdidas por fugas de 10 litros/minuto son casi constantes, la misma bomba probada en las mismas condiciones tendrá una eficiencia del 90 % con un desplazamiento del 100 % (100 l/min) y una eficiencia del 0 % con un desplazamiento del 10 % (10 l/min). ).

Para ayudar a comprender por qué las fugas de la bomba a una presión y temperatura dadas son prácticamente constantes, piense en las distintas vías de fuga como orificios fijos. La tasa de flujo a través de un orificio depende del diámetro (y la forma) del orificio, la caída de presión a través de él y la viscosidad del fluido. Esto significa que si estas variables permanecen constantes, la tasa de fuga interna permanece constante, independientemente del desplazamiento de la bomba o la velocidad del eje.

La eficiencia general se usa para calcular la potencia de accionamiento requerida por una bomba a un flujo y presión dados. Por ejemplo, utilizando las eficiencias generales de la tabla anterior, calculemos la potencia de accionamiento requerida para una bomba de engranajes externa y una bomba de pistón de eje inclinado con un flujo de 90 litros/minuto a 207 bar:

Bomba de engranajes externa: 90 x 207 / 600 x 0.85 = 36.5 kW

Bomba de pistón de eje inclinado: 90 x 207 / 600 x 0.92 = 33.75 kW

Como era de esperar, la bomba más eficiente requiere menos potencia de accionamiento para el mismo caudal y presión de salida. Con un poco más de matemática, podemos calcular rápidamente la carga de calor de cada bomba:

La potencia de accionamiento para una bomba 100% eficiente (inexistente) sería: 90 x 207 / 600 x 1 = 31.05 kW

Entonces, a este flujo y presión, la carga de calor o la potencia perdida por el calor de cada bomba es:

Bomba de engranajes externa: 36.5 – 31.05 = 5.5 kW

Bomba de pistón de eje inclinado: 33.75 – 31.05 = 2.7 kW

No sorprende que un sistema con bombas de engranajes y motores requiera un intercambiador de calor más grande que un sistema equivalente (todo lo demás igual) que comprende bombas de pistón y motores.

Las bombas hidráulicas son ampliamente utilizadas en la industria.