laboratorios 1 y 2

BOMBAS CENTRIFUGAS
Luis  Alejandro solano Agudelo
         LABORATORIO 1
             FUNDACIÓN UNIVERSIDAD DE AMERICA
BOGOTA 30 DE MARZO

INTRODUCCIÓN Y MARCO TEÓRICO

La práctica permite conocer una instalación hidráulica que usa un motor eléctrico que transforma energía eléctrica en energía mecánica de giro a una bomba centrífuga y esta, a su vez, le transmite energía a un fluido para ser transportado a alturas normalmente mayores que a las que fue recibido el fluido por la bomba; también se usa para llevar una cantidad de fluido a distancias o alturas donde es requerido un fluido.

El motor eléctrico utiliza un sistema de variador de velocidad de giro con el fin de estudiar la influencia de las revoluciones de giro de la bomba centrífuga en el caudal, la presión y por tanto en  la potencia hidráulica transmitida al fluido.

Para su correcto funcionamiento se debe verificar, si es una bomba autocebante, o que la bomba que se vaya a operar esté cebada. La bomba centrífuga genera un aumento de la presión del líquido bombeado por medio de la aceleración producida por la fuerza centrífuga. Esta fuerza centrífuga es debida al movimiento rotatorio del rodete, dentro de una carcasa o estator en forma de difusor.

La salida del fluido en la descarga crea un vacío en la tubería de carga o de succión y el agua fluye entonces a través de esta tubería hacia el interior de la bomba. La bomba centrífuga genera un caudal uniforme sin presiones intermitentes y por lo tanto es el tipo de bomba más común para transportar líquidos. Las bombas centrífugas pueden tener cabeza de succión positiva o negativa según en donde esté situado el tanque de succión; si la superficie del líquido en el tanque de succión está a mayor altura que el eje de la tubería de entrada de fluido a la bomba, se dice que tiene succión positiva; en caso contrario se dice que tiene succión negativa.

La bomba centrífuga utilizada es de álabes curvados hacia atrás, usa el rodete para convertir la energía mecánica de movimiento centrífugo en energía cinética del fluido; la carcasa o estator de la bomba centrífuga se encarga de convertir parte de la energía cinética en energía de presión gracias a que tiene forma de difusor.

Para el diseño y construcción de las bombas centrífugas se supone el uso de las ecuaciones de Euler de las máquinas hidráulicas y de los llamados triángulos de Euler de la entrada y salida del al rotor o rodete de la bomba.

Con la práctica se espera que el estudiante se familiarice con los parámetros y características de funcionamiento de las bombas centrífugas.

• Conocer una instalación hidráulica que usa una bomba centrífuga para transportar líquidos.
• Aprender a operar o poner en funcionamiento una instalación que usa una bomba centrífuga para el transporte de fluidos.
• Conocer la instrumentación necesaria para controlar u operar una instalación hidráulica con una bomba centrífuga.
• Estudiar la influencia de las revoluciones de giro de una bomba centrífuga en la cantidad de fluido transportado (caudal), la presión o altura a que es transportado y la potencia involucrada para transportar un fluido.
• Estudiar las curvas características de una bomba centrífuga y analizar su importancia para su uso en situaciones industriales o técnicas donde se requiera manipular o transportar fluidos.

Calcular la potencia hidráulica para la práctica realizada y contrastarla con las potencias medidas en el display del equipo, para hallar la eficiencia de la bomba centrífuga.

PROCESO  

1.       Verificar que el equipo este encendido.

2.       Confirmar que la válvula de variación de caudal esté abierta por completo.

3.       Verificar que el potenciómetro de variación de velocidad no esté en cero, ni con velocidad máxima  de 2845 rpm, aunque deberían ser 3000rpm, es mejor si está cerca a la velocidad mínima.

4.       Se realizan mediciones de presión estática por medio de los manómetros, se observan las rpm y la potencia gracias al selector de 2 posiciones, mediante posiciones que varían entre 0 y 90º

5.       Para observar la dinámica de caudal vs RPM fue necesario:

·         Se apagó la motobomba.

·         Abrimos la válvula de caudal al máximo.

·         Se colocó el potenciómetro de control de velocidad, donde sea cero la velocidad del motor.

·         Se encendió la motobomba, y se fue variando el potenciómetro entre 900 -1200 -1500 -1800 -2100 -2400 -2700  RPM.

·         · De esta manera se pudo observar las rpm aunque no daban exactas siempre, la potencia, y el caudal mediante el módulo 150, normalmente en todas las mediciones nos basamos en 10 litros mientras el tiempo va variando. 

6.       Se analizó también la altura vs  RPM, para un caudal cero:

·         Se cerró la válvula de caudal totalmente

·         Se fue variando la velocidad por medio del potenciómetro; se fue utilizando un rango de 300 rpm , entre 900 -1200 -1500 -1800 -2100 -2400 -2700 -2845 RPM, para cada una de las rpm se iba leyendo el display donde se observaban las rpm, la potencia y se leían los manómetros de succión y de descarga.

7.       También se observó la altura vs caudal con rpm constante:

·         Para este paso se fue variando la válvula de apertura según 15º - 30º - 60º - 75º y 90º

·         Según los manómetros se pudieron observar las presiones tanto de succión como de descarga, y según  el selector de 2 posiciones se ven las diferentes potencias dadas, y también se midió el caudal.

8.       Se analizó la altura vs caudal con apertura de válvula constante, para observar que tipo de gráfica:

·         Se fue variando el potenciómetro entre 900 -1200 -1500 -1800 -2100 -2400 -2700  RPM, según los grados dados en la válvula de apertura.

·         En cada una de las aperturas se pudo verificar las rpm, la potencia, por medio del selector de dos posiciones, por medio de los  manómetros de succión y de descarga se observaron las presiones, y se utilizó el medidor de caudal del módulo 150, según 5 litros variando el tiempo.

Materiales

Bibliografía

·         CENGEL, Y, mecánica fluidos Ed. Mc Graw Hill, 2007

·         Welty, mecánica fluidos, masa y momento, 2005

·         INCROPERA, F Y DEWITT, D Fundamentos de la mecánica de fluidos Ed. Prentice Hall          

·         Mott, mecánica de fluidos, 6 edi, 2009

DATOS DE LA PRÁCTICA

	RPM	900	1200	1500	1800	2100	2400	2700
	CAUDAL (LT/h)	1090,908	1714,32	2116,8	2400,12	2400,12	2250	2400,12
90	P. SUCCION (BAR)	-0,21	-0,28	-0,35	-0,36	-0,36	-0,36	-0,36
	P. DESCARGA (BAR)	-0,1	-0,1	-0,1	-0,1	-0,1	-0,1	-0,1
0	P. SUCCION (BAR)	-0,1	-0,18	-0,19	-0,17	-0,16	-0,17	-0,18
	P. DESCARGA (BAR)	0,2	0,5	0,8	1,3	1,8	2,4	3
45	P. SUCCION (BAR)	-0,2	-0,24	-0,28	-0,34	-0,36	-0,36	-0,36
	P. DESCARGA (BAR)	-0,1	0	0,1	0,2	0,4	0,2	0,2

GRAFICAS

CAUDAL VS ALTURA

GRAFICA DE ALTURA VS RPM

(90°)

RPM	900	1,12130479	H
RPM	1200	1,83486239	H
RPM	1500	2,54841998	H
RPM	1800	2,65035678	H
RPM	2100	2,65035678	H
RPM	2400	2,65035678	H
RPM	2700	2,65035678	H

GRAFICA DE ALTURA VS RPM

(0°)

PRESION (PAS)	20000	-10000	DESCARGA	-30000	ΔP
PRESION (PAS)	50000	-18000	DESCARGA	-68000	ΔP
PRESION (PAS)	80000	-19000	DESCARGA	-99000	ΔP
PRESION (PAS)	130000	-17000	DESCARGA	-147000	ΔP
PRESION (PAS)	180000	-16000	DESCARGA	-196000	ΔP
PRESION (PAS)	240000	-17000	DESCARGA	-257000	ΔP
PRESION (PAS)	300000	-18000	DESCARGA	-318000	ΔP

GRAFICA DE ALTURA VS RPM

(45°)

RPM	900	1,01936799	H
RPM	1200	2,44648318	H
RPM	1500	3,87359837	H
RPM	1800	5,50458716	H
RPM	2100	7,74719674	H
RPM	2400	5,70846075	H
RPM	2700	5,70846075	H

Conclusiones

·         A medida que las revoluciones aumentan aumenta el caudal.

·         Las revoluciones son directamente proporcionales a la presión de succión y presión de descarga

·         Una bomba centrífuga es un tipo de bomba hidráulica que transforma la energía mecánica de un impulsor rotatorio en energía cinética y potencial requerida.

CONEXIÓN DE BOMBAS

LABORATORIO 2

FUNDACIÓN UNIVERSIDAD DE AMÉRICA

Introducción y marco teórico. 

 En instalaciones complejas es posible utilizar bombas en serie o en paralelo. De esta forma, para el funcionamiento en serie se añaden las alturas de elevación, y para el funcionamiento en paralelo los caudales de las bombas.

Con el equipo de ensayo se determina el comportamiento característico en funcionamiento individual y con interacción de dos bombas.

Marco teórico

 Las bombas se incluyen en un sistema de tuberías para convertir energía mecánica en energía hidráulica. Esta energía adicional permite transmitir un fluido de un lugar a otro cuando no es factible que fluya por gravedad, elevarlo a cierta altura sobre la bomba o recircularlo en un sistema cerrado. En general, el efecto de una bomba en un sistema es incrementar la energía total en una cantidad H.

La eficiencia de un sistema de bombeo depende en gran medida de la colocación de diferentes configuraciones de bombas tanto en serie como en paralelo según las necesidades del sistema.

Además la válvula de regulación de caudal consigue hacer trabajar a la bomba en diferentes puntos de funcionamiento, con lo que se obtienen experimentalmente sus curvas de trabajo. Estas curvas de trabajo pueden ser comparadas con las suministradas por el fabricante, así como con las obtenidas mediante el cálculo matemático.

Con este equipo se pretende realizar gran parte de las operaciones tanto de puesta en marcha como de funcionamiento y regulación necesarios en una instalación de bombeo. Además se estudiaran de las características de una bomba funcionando de forma individual y en grupo.

 Las medidas de caudales se realizan mediante el depósito volumétrico del banco hidráulico (requerido), con lo que también se estudia la relación entre la pérdida de carga y la velocidad del fluido.

Panel para medir en serie y paralelo

En este panel se puede realizar el ensayo, obteniendo la curva característica, de una bomba centrífuga, para lo cual se puede variar el caudal suministrado por ella con el accionamiento de una válvula de compuerta que incrementa las pérdidas de carga de la tubería; las bombas instaladas presentan tres velocidades de giro diferentes, lo que permite hacer el ensayo para diferentes velocidades.

Manipulando convenientemente las válvulas de cierre, se puede realizar el ensayo de dos bombas en serie; además al tener la posibilidad de variar la velocidad de las

Bombas, se puede realizar el acoplamiento en serie de dos bombas diferentes. También se puede realizar el funcionamiento de bombas en paralelo, y ensayar el acoplamiento de las mismas, siendo estas diferentes (al variar la velocidad de giro).

Objetivos

·         El objetivo de esta práctica es determinar cómo es el comportamiento del fluido determinando las curvas

·         de las bombas centrífugas en bajo las siguientes condiciones:

·         - Individual

·         - En serie

·         - En paralelo

BOMBA SERIE – PARALELO

Proceso

1.    Se colocó la instalación sobre el banco básico para hidrodinámica HM150

2.    Se estableció el abastecimiento de agua por medio del grifo de admisión del módulo básico HM 150.

3.    Se insertó el tubo de salida en la boquilla de salida y se condujo al recipiente de colección del módulo básico HM150, y seguidamente se insertó el vertedor del rebosadero de emergencia en el depósito de reserva.

4.    Cuando se realizó la conexión en serie, se conectaron ambas bombas centrifugas según el interruptor principal.

5.    Se acomodó el caudal volumétrico, por medio del grifo de salida, se aseguró el flujo de agua continuo.

6.    Se observaron los valores de presión y de presión de absorción y así se repitió el proceso  con distintos caudales.

7.    Según la conexión en paralelo se cierran las válvulas necesarias para que el fluido pueda ir de manera paralela, se repitieron las observaciones según las nuevas posiciones varias veces para obtener los distintos resultados, es importante que la válvula para estar abierta se encuentra de manera paralela a la tubería, y cerrada de manera perpendicular a la tubería.

MATERIALES

Análisis  de resultados

Del anterior practica de laboratorio se realizó un montaje con bombas centrifugas individuales, en serie y en paralelo. Donde se requiere encontrar la presión respecto al caudal para esto se realizaron diferente toma variando la presión, se observa diferentes variaciones en el caudal al tener los cambios de volumen y tiempo se registraron diferentes presiones observadas en las tablas 1.1 a 1.3.

Debido a que el cauda sigue  la ecuación:

Q= V/ T

Donde Q es el caudal, v el volumen y t el tiempo que toma. Solucionando esta ecuación y con las gráficas dadas que se mencionan en las gráficas 1.1 a 1.3 se realiza la curva características

Donde se observó que el coeficiente de conductividad térmica  varia por varios factores como son el área, voltaje o al material al cual se le proporciona el calor a transmitir llegando a tener grandes cambios en la temperatura como pequeños.

Además se realizan las gráficas de la diferencia de temperaturas con respecto a la longitud que son las gráficas 1.1 a 1.6 y se observa el comportamiento lineal donde la pendiente permite determinar el coeficiente de conductividad térmica para los  materiales.

Conclusiones

·         Al determinar las curvas características  del sistema encontramos una aproximación a una línea recta

·         en las gráficas de los tres diferentes sistemas se observa un cambio más brusco entre los datos 3 y 5 lo que podríamos identificar como puntos críticos en la  toma de datos

·         la toma de datos dependen del medio en el cual se trabaja.

·         Las curvas de los sistemas deberían tender a una curva pero permanece linealmente, para nuestra práctica no fue así lo cual nos indica que puede existir errores cuantitativos.

·         Los  datos tomados  no se hicieron en un orden por que el cambio en la presión no vario siempre igual

Bibliografía

·         CENGEL, Y, fluidos Ed. Mc Graw Hill, 2007

·         Welty, Transferencia de Calor, masa y momento, 2005

·         Mott, mecánica de fluidos, ed 6 

En este banco encontramos un pequeño circuito donde hay dos bombas las cuales se puede trabajar en serie y paralelo ajustando una válvula, se tienen dos bombas las cuales succionan el líquido del contenedor grande, contamos con  5 manómetros que nos permiten medir presión  de entrada y salida de la bomba  y una medición al final del tramo. En este circuito tenemos una bomba sumergible del módulo HM 150 para que el fluido llegue al contenedor y abastezca la bomba.

DATOS DE LA PRÁCTICA