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
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