banco de bombas · 2013-04-06 · • Comprobar que ambas puertas de acceso a las bombas y motores...

BANCO PARA PRUEBA DE BOMBAS

Centro Regional de Optimización y Desarrollo de Equipo Chihuahua 1

P R E C A U C I O N E S

• Conserve el agua y los depósitos de alimentación y aforo libres de impurezas como:

polvos, arena, limadura, rebaba, etc., ya que pueden dañar a las bombas de engranes, pistones y turbina.

• La estructura del aparato debe ser aterrizada hacia una tubería de agua o tubería

conduit. • Nunca arranque u opere las bombas en seco. • Nunca arranque las bombas de pistones, engranes o turbina con su válvula de descarga

cerrada. • Comprobar que ambas puertas de acceso a las bombas y motores estén perfectamente

cerradas antes de arrancar cualquiera de los motores. • Al colocar las bandas, tener cuidado de no tensionar demasiado, ya que una tensión

excesiva puede ocasionar sobre carga en los rodamientos y las flechas de los motores y de las bombas. La tensión adecuada es la que evita que la banda oscile demasiado durante su trabajo. Un desplazamiento de aproximadamente ½ pulgada al aplicar una ligera presión con la mano sobre la banda puede indicar la tensión correcta.

• El tacómetro cuenta con su propia batería y por lo mismo permanece encendido al desenergizar el aparato.

• Cuando las condiciones de operación de alguna bomba provoquen que el motor

demande más de 5 Amp. Actuará la protección de corriente máxima del controlador impidiendo poder aumentar la velocidad del motor.



I. - DESCRIPCION GENERAL

I.1.- INTRODUCCION.- El Banco Para Prueba de Bombas, es un equipo didáctico, pensado para el desarrollo de experimentos, por parte de estudiantes de asignaturas como hidráulica y Máquinas Hidráulicas, permitiendo mediante la observación, una mejor comprensión de los conceptos aprendidos en el aula y ofreciendo una vía para que los estudiantes obtengan sus propias conclusiones, acerca del desempeño de las Bombas de Líquido. El equipo proporciona las facilidades necesarias para hacer la evaluación del comportamiento de las bombas, tanto centrífugas como de desplazamiento positivo, operando bajo diferentes condiciones. Los experimentos propuestos en el presente instructivo se presentan con un objetivo que ayuda al estudiante a orientarlo; así como una breve introducción que expone muy básicamente la teoría relacionada con el experimento, el procedimiento y por último, un ejemplo de resultados obtenidos. I.2.- ESPECIFICACIONES .- NOMBRE: BANCO PARA PRUEBA DE BOMBAS DIMENSIONES GENERALES.: ALTO: 1850 mm. LARGO: 1630 mm. ANCHO: 1150 mm. MOTORES: TIPO IMAN PERMANENTE Voltaje: 180 V. D. C.

Velocidad: 1725 R.P.M. Potencia: 3/4 HP Amperaje: 4.1 Amp. (Intermitente 5.1 Amp) TANQUES DE AFORO: Capacidad: 74.0 Litros 16.0 Litros TANQUE DE ALIMENTACION: Capacidad: 74.0 Litros RELACION DE POLEAS: MOTOR 2: 32 Ranuras Bomba de Turbina: 18 Ranuras Bomba de Engranes: 48 Ranuras Bomba Centrífuga 2: 22 Ranuras



MOTOR 1: 16 Ranuras Bomba de Pistón: 16 Ranuras Bomba Centrífuga 1: 16 Ranuras SUMINISTRO ELECTRICO: Voltaje: 220 V.C.A. Potencia: 1.5 KVA INSTRUMENTACION: RANGO DE LOS MEDIDORES: Amperímetros: 0-10 A.C.D. Voltímetros: 0-200 V.C.D. Tacómetro: 0-10000 R.P.M Suministro de energía: 3V, baterías de litio

Manómetros de Succión: 76 cm Hg-0 76 cm Hg-0-4Kg/cm²

Manómetros de descarga: Centrífuga 1: 0-4 Kg/cm² Centrífuga 2: 0-4 Kg/cm² Turbina: 0-11 Kg/cm² Engranes: 0-11 Kg/cm² Pistones: 0-42 Kg/cm² PRESION MAXIMA DE TRABAJO DE LAS BOMBAS: Centrífuga 1: 1.10 Kg/cm² (15.6 PSI) (RECOMENDADAS PARA ESTE Centrífuga 2: 2.10 Kg/cm² (30 PSI) APARATO) Turbina: 4.2 Kg/cm² (60 PSI) Engranes: 6.3 Kg/cm² (90 PSI)

Pistones: 19 Kg/cm² (270 PSI) I.3.- DESCRIPCION DEL APARATO.- El Banco para Prueba de Bombas tiene cinco elementos fundamentales que son: A TRES BOMBAS CENTRIFUGAS:

• Bomba centrifuga 1 tipo voluta (1) • Bomba centrifuga 2 tipo voluta (2) • Bomba centrifuga tipo turbina (3)

B).- DOS BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

• Bomba rotatoria de engranes (4) • Bomba reciprocante de pistón (5)



Las bombas son movidas por un par de motores de 3/4 HP (6 y 7), cuya velocidad puede variarse a voluntad, hasta un máximo de 1800 R.P.M. Estos Motores se acoplan a las bombas mediante poleas y bandas dentadas que garantizan una relación de velocidad fija. Mecanismos tensores (8 y 9) de accionamiento rápido facilitan el cambio y ajuste de tensión de las bandas. Las bombas: centrífuga 2, de turbina, de engranes y pistones disponen de válvulas de succión (10) colocadas en la parte frontal del aparato en el múltiple de succión general (11). Las bombas de turbina, engranes y pistones disponen de válvulas de alivio (12) así como de válvulas en la descarga (13). Las válvulas de alivio descargan al depósito de aforo a través de las líneas de alivio (14). La succión de la bomba centrífuga 1 puede ser directamente del depósito de alimentación (16) o de la descarga de la bomba centrífuga 2. Esto con el propósito de poder trabajar estas dos bombas de forma independiente, en serie o en paralelo. Para lograr estos arreglos se dispone de: • Una válvula para operación en serie (17). • Una válvula de succión desde el depósito a la bomba centrífuga 1 (18). • Dos válvulas de descarga (19) Una para cada bomba centrífuga. El depósito de aforo (20) está dividido en dos secciones de aforo. Cada sección de aforo cuenta con una válvula de drenado (21 y 22) y de una mirilla de nivel (23) que sube a lo largo de la escala para lectura (24). Se provee la instrumentación necesaria, para conocer las etapas de transformación de energía y las correspondientes eficiencias: Amperímetros (25) y Voltímetros (26), indican la potencia eléctrica que demanda el motor, torquímetros (27) y tacómetros (28) señalan la potencia mecánica entregada a las bombas y mediante manómetros de succión (35, 36) y descarga (37) así como de los tanques de aforo se determina la potencia hidráulica que entregan las bombas. La instrumentación antes citada se encuentra convenientemente localizada en un panel (30), en el cual, se representa diagramaticamente, la relación entre los sensores e instrumentos, para una más fácil comprensión por parte de los estudiantes. En la parte lateral inferior derecha del gabinete se encuentra el interruptor general (29). Bajo el panel, se tiene una superficie de trabajo (31). El interruptor de emergencia (32) se encuentra en la lámina frontal inferior del gabinete (33). El panel forma parte del gabinete (33) que aloja a los instrumentos y que cuenta con sus propias puertas de servicio. En la parte lateral inferior derecha se encuentra localizada el receptáculo de alimentación general (34).



El equipo cuenta con un manómetro de succión general (36) que es intercambiable, ya que dispone de una conexión rápida que puede ser posicionada en las tomas de presión que se localizan en cada bomba en su succión. La excepción es la bomba centrífuga 1 que dispone de su propio manómetro de succión (35). Cada bomba dispone de un manómetro de descarga El área de motores y bombas está protegida con guardas y el acceso es a través de puertas las cuales deberán estar cerrados para que los motores funcionen. El torque se censa a través de celdas de carga (38) localizadas bajo las bases de los motores. El tacómetro cuenta con sensores ópticos dirigidos a un disco reflector montado sobre la flecha de cada motor. I.4.- INSTALACION.- El Banco no requiere anclaje, tan sólo deberá estar apoyado en un piso firme y bien nivelado. Deberá ser alimentado con 220 VCA a 60Hz con dos fases y neutro. Es recomendable que el aparato se sitúe cerca de una rejilla de drenaje, para facilitar el desalojo de agua. La estructura del aparato debe ser aterrizada.



8

38

7

34 1

17 6

9

2

5

FIGURA 1



30

28

25 26

31

29

36

16

22

20

33

27

32 1011

12

21

18

23

24

14

13

19

37 35

34

FIGURA 2



II.- OPERACION Y MANTENIMIENTO

II.1.- M A N T E N I M I E N T O • Conserve la buena apariencia del aparato evitando que se acumule el polvo. • Conserve el agua y los depósitos de alimentación y aforo libres de impurezas como:

polvos, arena, limadura, rebaba, etc. ya que pueden dañar a las bombas. • Revisar cada 6 meses que las mangueras no estén debilitadas ni desgastadas y asegúrese

que todas las conexiones estén apretadas y seguras. • Revise cada 6 meses y corrija si es necesario, la alineación de las bomba con los

motores. • Revise que los tacómetros muestren la velocidad real de los motores comparándolos

contra un tacómetro externo. En caso de haber diferencia proceder como se indica en la sección IV.1 de este instructivo.

• Inspeccionar cada 12 meses las escobillas de los motores y reemplazarlas cuando el

desgaste lo haga necesario. • Lubricar las articulaciones de los mecanismos tensores de las bandas. • El goteo a través de los estoperos para lubricación de la flecha de las bombas debe ser el

siguiente:

• Bomba de turbina: 35 a 65 gotas por minuto. • Bomba de engranes: Aprox. 1 gota por minuto.

Si el goteo es menor, el estopero debe ser aflojado para evitar desgaste en la flecha de la bomba. • Las bombas centrífugas y la de pistones no deben presentar goteo. Si éste se presenta,

es señal de que el sello o empaques deben ser reemplazados. • La bomba de pistones debe ser engrasada cada 50 horas de trabajo. La grasa debe ser

aplicada con una engrasadora manual tipo pistola. No debe ser utilizada engrasadora neumática, ni manual tipo palanca, ya que desarrollan presiones mayores que pueden dañar los sellos. Se recomiendan las siguientes grasas: Chevron FM#2, Mobile FM#2 ó alguna equivalente.

• Cuando el equipo vaya a permanecer durante un período mayor a una semana sin

utilizarse, es conveniente hacer circular por todas las tuberías y cada una de las bombas, una solución de agua y anticongelante automotriz al 50% que tenga inhibidor de



corrosión. El anticongelante actúa como un recubrimiento y lubricante en el interior de todos los elementos del circuito hidráulico y evita que válvulas y bombas se peguen.

• Las válvulas de alivio deben de operar a las siguientes presiones: para bomba de

engranes: 6.3 kg/cm2 (90 PSI), para bomba de turbina 4.2 kg/cm

2 (60 PSI), para bomba de pistón: 19 kg/cm

2 (270 PSI)

II.2.- CALIBRACION DE LAS VALVULAS DE ALIVIO

1. Aflojar la tuerca de la manivela de ajuste. 2. Se gira la manivela de ajuste para disminuir la presión del resorte al mínimo (en

sentido en el que sale el tornillo). 3. Se abre totalmente la válvula de descarga correspondiente a la bomba de que se trate. 4. Se hace operar la bomba a la máxima velocidad. 5. Una vez establecido el flujo, se cierra lentamente la válvula de descarga. Bajo esta

situación, el fluido deberá empezar a descargarse a través de la válvula de alivio. 6. Se gira la manivela de ajuste para aumentar lentamente la presión del resorte.

Continuar esta operación hasta que el manómetro de descarga de la bomba alcance el valor anteriormente citado.

7. Por último, apretar de nuevo la contratuerca de la manivela de ajuste.

II.3.- O P E R A C I O N

• Las puertas de acceso a las bombas y motores deben estar cerradas para que los motores puedan ser encendidos.

• Nunca opere las bombas en seco. Previo al arranque, verificar la existencia de agua en el

depósito de succión y abrir las válvulas de succión. • Evite encender las bombas de engranes, turbina y pistones con las válvulas de descarga

cerradas. • Al término de las pruebas ó experimentos, todas las válvulas de descarga y drenado

deben ser abiertas totalmente. El interruptor general también debe ser abierto.



II.3.1.- SECUENCIA DE OPERACION PARA EL DESARROLLO DE EXPERIMENTOS

1. Seleccione la bomba de acuerdo al experimento que vaya a realizar.

2. Abra la válvula de succión y descarga de la bomba que va a utilizar.

3. La conexión rápida del manómetro de succión general (36) debe ser colocada en la

toma de presión de la succión de la bomba seleccionada. (La bomba centrífuga 1 dispone de su propio manómetro de succión conectado permanentemente).

4. Ajuste la banda dentada entre la bomba escogida y su motor. La base del motor

tiene un mecanismo tensor que permite ajustar la banda girando las tuercas de apriete manual del mismo, a lo largo del tornillo sinfín. Una vez que se tiene la tensión adecuada apretar ambas tuercas para fijar la base en esa posición. Al colocar las bandas, tener cuidado de no tensionar demasiado, ya que una tensión excesiva puede ocasionar sobre carga en los rodamientos, las flechas de los motores y de las bombas. La tensión adecuada es la que evita que la banda oscile demasiado durante su trabajo. Un desplazamiento de aproximadamente ½ pulgada al aplicar una ligera presión con el dedo sobre la banda, puede indicar la tensión correcta.

5. Cerrar la puerta de acceso a las bombas y motores.

6. El interruptor del motor se coloca en “apagado”.

7. Se abre totalmente la válvula de descarga de la bomba seleccionada.

8. Se coloca el control de velocidad del motor en mínimo.

9. Cierre los interruptores: general y el del motor .



10. Ajuste a cero el torquímetro correspondiente, girando la perilla adyacente a este indicador. (El motor no debe estar girando).

11. Gire la perilla de control de velocidad del motor para ver si se establece flujo de

agua.

12. Una vez que se establece el flujo, el aparato queda listo para realizar el experimento.

13. Después de utilizar el aparato abra los interruptores del motor y el general.

14. Asegúrese de que queden abiertas todas las válvulas de descarga y del depósito de

aforo.



III.- E X P E R I M E N T O S

III.1.- EXPERIMENTO No. 1

PARTE I

ALTURA UTIL O EFECTIVA

Objetivo.- Obtener experimentalmente la altura útil o efectiva de una bomba centrífuga y compararla con la altura manométrica para diferentes gastos. Introducción.- La altura útil ó altura efectiva H que da la bomba centrífuga es la altura que imparte el rodete (llamada altura teórica ó altura hidráulica Hv), menos las pérdidas de altura en el interior de la bomba. Estas perdidas conocidas como pérdidas hidráulicas son de dos clases: pérdidas de superficie y pérdidas de forma. Las primeras se producen por fricción interna entre las partículas del fluido y fricción del fluido contra las superficies internas de la bomba y las segundas por el desprendimiento de la capa límite en los cambios bruscos de dirección y en toda forma difícil al flujo en su paso por el rodete.

H H Hv r= − −int

donde: H = Altura efectiva ó útil Hv = Altura teórica ó altura hidráulica Hr-int = Pérdidas en el interior de la bomba

Al aplicar la ecuación de Bernoulli entre las secciones de entrada E y salida S de una bomba se tiene:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛++−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛++=

++=+++

gVZ

gP

gVZ

gPH

HdespejarAlg

VZg

PHg

VZg

P

EE

ESS

S

SS

SEE

E

22

:22

22

22

ρρ

ρρ

donde:

H= Altura efectiva ó útil P= Presión estática ρ= Densidad del fluido g= Aceleración gravitacional Z= Altura geodésica V= Velocidad del fluido E= Indica condiciones en la entrada s= Indica condiciones en la salida



El primer paréntesis es la altura total del fluido en la salida y el segundo la altura total del mismo en la entrada; por lo que la altura útil se puede definir como: "La diferencia de alturas totales entre la salida y la entrada de la bomba y que corresponde al incremento de altura útil comunicada por la bomba al fluido" La fórmula anterior puede ser reordenada de la siguiente manera:

( )HP P

gZ Z

V Vg

S ES E

S E=−

+ − +−

ρ

2 2

2

Al término

V Vg

S E2 2

2−

se le llama altura dinámica y al término

P Pg

S E−ρ se le llama "altura

manométrica" ó altura de presión y muy frecuentemente se utiliza como altura útil ya que:

Z Z yV V

gentonces

HP P

g

S ES E

S E

− ≈−

≈

≈−

02

02 2

:

ρ Procedimiento.- Para el desarrollo de este experimento se utiliza una bomba centrífuga y se prepara el aparato como se describe en la sección anterior (operación). El experimento consiste en variar el gasto, lo cual se hace con ayuda de la válvula de descarga en aproximadamente 10 incrementos. Para cada incremento se toman las lecturas de los manómetros de presión de succión (presión de entrada PE) y presión de descarga (Presión de salida PS) adicionalmente se mide el gasto con el recipiente de aforo y un cronómetro. También es necesario medir la distancia vertical que existe entre la salida y la entrada de la bomba (ZS - ZE). Estos datos permiten calcular la altura útil H para cada gasto. Se observará que la altura útil disminuye apreciablemente al aumentar el gasto, debido al aumento de pérdidas hidráulicas, tanto de superficie como de forma dentro de la bomba.

C A L C U L O

Por ejemplo para una ZS - ZE = 0.19 m, un gasto Q de 92.86 lt

min sabiendo que el diámetro interior en la sección de entrada es 40.89 mm y en la sección de salida 26.64 mm. Las presiones medidas fueron:



aguacolmUtilAltura

mZZGeodesicaAltura

Aguacolm

sm

sm

sm

DinámicaAltura

Aguacolm

cmkg

cmkg

cmkg

aManométricAltura

PSIP

yPSIHginP

Es

cmkg

S

cmkg

E

.512.719.0322.07

19.0:

..32.081.92

178.1777.2

:

.7001.0

21.049.0

:

49.07

21.0)94.2(6

2

22

3

22

2

2

=++

=−

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

=+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛==

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=−=−=

La tabla 1 muestra algunos datos y mediciones obtenidas, que pueden ser presentados como en la gráfica 1.



TABLA DE MEDICIONES Y RESULTADOS DEL EXPERIMENTO No. 1 (PRIMERA PARTE)

PE PS VELOCIDAD VELOCIDAD ALTURA ALTURA ALTURA

PRESION PRESION AREA DE AREA DE ENTRADA SALIDA MANOMETRICA DINAMICA UTIL

SUCCION DESCARGA TIEMPO VOLUMEN GASTO ENTRADA SALIDA Ve Vs Zs‐Ze PE‐PS (Vs2 ‐Ve2 )/2g H

inHg psi s litros litros/min m2 m2 m/s m/s m m m m

-2 13 132.82 60.27 27.23 0.00131 0.00056 0.3455 0.8138 0.19 9.847 0.0277 10.064-3 12 83.84 60.27 43.13 0.00131 0.00056 0.5473 1.2893 0.19 9.488 0.0695 9.748 -3.5 11 63.68 60.27 56.79 0.00131 0.00056 0.7206 1.6974 0.19 8.957 0.1204 9.267 -4 10 55.22 60.27 65.49 0.00131 0.00056 0.8310 1.9575 0.19 8.426 0.1601 8.776 -4.5 9 46.62 60.27 77.57 0.00131 0.00056 0.9843 2.3186 0.19 7.895 0.2246 8.309 -5.5 8 42.26 60.27 85.57 0.00131 0.00056 1.0858 2.5578 0.19 7.536 0.2734 8.000 -6 7 38.94 60.27 92.87 0.00131 0.00056 1.1784 2.7759 0.19 7.005 0.3220 7.517

TABLA 1



GRAFICA 1

P A R T E I I

0

2

4

6

8

10

12

20 30 40 50 60 70 80 90 100

Metros columna de agua

Ga sto litros/minuto

Gráfica de alturas de bomba centrífuga

Geodésica Manométrica Dinámica Util



MANIFESTACION DE LA ALTURA UTIL

Objetivo.- Analizar como la energía disponible en la salida de una bomba puede ser utilizada como energía estática (energía de presión), ó energía dinámica. Introducción.- La energía E por unidad de peso o energía específica adquirida por el líquido en la salida de la bomba puede ser utilizada de dos formas:

1. Como energía de presión ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛g

Pρ que permite vencer la resistencia al flujo o elevar el

fluido a determinada altura.

2. Como energía dinámica ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛g

V2

2

que se manifiesta como el movimiento del fluido a cierta velocidad.

La resistencia al flujo puede ser tan grande de modo que la energía disponible en la salida de la bomba se manifiesta sólo como energía de presión sin que se produzca movimiento del líquido. Por otro lado la resistencia al flujo puede "idealmente" eliminarse, de modo que la energía disponible en la salida de la bomba se manifieste sólo como energía dinámica presentándose una descarga libre. Dentro de estos límites puede darse cualquier combinación de energía potencial y energía dinámica en el fluido.

Es necesario considerar que cuando hay movimiento del fluido se generan pérdidas por la fricción entre las moléculas del líquido, pérdidas de superficie y pérdidas de forma, tanto en la bomba como en la tubería. Además debe tenerse presente que la velocidad con la que el fluido pasa a través de la bomba, influye considerablemente en la altura útil que la bomba es capaz de suministrar, como se observó en la primera parte de este experimento.

EPg

Vg

hS Ss= + +

ρ

2

21( )

donde:

E = Energía específica disponible en la salida de la bomba PS = Presión manométrica en la salida de la bomba VS = Velocidad del fluido en la salida de la bomba hs = Pérdidas en la descarga ρ = Densidad del fluido g = Aceleración gravitacional



Procedimiento.- La energía específica disponible E en la salida de la bomba

corresponde a la presión estática ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛g

PS

ρ en dicho punto, si el flujo se interrumpe completamente cerrando la válvula de descarga. Si se abre lentamente esta válvula, poco a

poco se disminuye la energía de presión ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛g

PS

ρ y se aumenta la energía dinámica⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛g

V2

2

. Con los datos obtenidos en la primera parte del experimento, es posible calcular los dos términos anteriores y comprobar el cambio en la forma en que se manifiesta la energía. Por ejemplo, cuando se tiene una presión en la descarga de 10 PSI (0.704 Kg/cm²) la energía de

presión específica es:

( )

( )m

mkg

mcm

cmkg

04.781.91000

1000081.9704.0

3

2

2

2

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

En estas condiciones, el gasto es de 65.44 litros

min (1.0915 x 10−3 m

s3

) por lo que la

velocidad de fluido es:

1 0915 100 5574 10

1 9583 3

3 2

..

.x m

sx m

ms

−

− = y la energía cinética específica es

( ) msm

sm 195.081.92958.1 2

2

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

. La tabla 2 muestra algunos valores obtenidos para diferentes gastos, las cuales se representan en la gráfica 2.



TABLA DE MEDICIONES Y RESULTADOS DEL EXPERIMENTO 1 (SEGUNDA PARTE)

ENERGIA DE ENERGIA

PS VELOCIDAD PRESION CINETICA

PRESION AREA SALIDA ESPECIFICA ESPECIFICA

DESCARGA TIEMPO VOLUMEN GASTO SALIDA Vs P/ρg V2 /2g

psi s litros litros/min m m/s m m

14 132.82 0 0.00 0.00056 0.00 9.859 0.0000 13 132.82 60.27 27.23 0.00056 0.81 9.155 0.0338 12 83.84 60.27 43.13 0.00056 1.29 8.451 0.0847 11 63.68 60.27 56.79 0.00056 1.70 7.746 0.1469 10 55.22 60.27 65.49 0.00056 1.96 7.042 0.1953 9 46.62 60.27 77.57 0.00056 2.32 6.338 0.2740 8 42.26 60.27 85.57 0.00056 2.56 5.634 0.3334 7 38.94 60.27 92.87 0.00056 2.78 4.930 0.3927

Tabla 2



GRAFICA 2

Variación de energía por unidad de peso para bomba centrífuga

4

5

6

7

8

9

10

0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00Gasto litros por minuto

Ener

gía

de p

resi

ón/p

eso

m c

ol. a

gua

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

Ener

gía

ciné

tica/

peso

m c

ol. a

gua

Presión Cinética



III.2.- EXPERIMENT0 No. 2.

CURVAS CARACTERISTICAS DE LAS BOMBAS HIDRAULICAS

Objetivo.- Realizar el ensayo elemental de diferentes tipos de bombas para obtener sus curvas características. Introducción.- Las curvas características indican cual es el desempeño de la bomba en cuanto a altura disponible H, potencia de accionamiento Pa y rendimiento ó eficiencia total ηtot cuando el caudal Q se varía cerrando la válvula de la descarga. Estas curvas son experimentales y se pueden obtener fácilmente en un banco de pruebas . Se hacen una serie se ensayos a diferentes aperturas de la válvula de descarga desde la apertura completa hasta el cierre completo. Para cada ensayo se obtiene H, Pa y ηtot. En el gráfico se toma Q como abscisa y como ordenadas H, Pa y ηtot . A la operación descrita previamente se le da el nombre de ENSAYO ELEMENTAL y se lleva a cabo sin variar la velocidad de la bomba. Las bombas hidráulicas pueden ser clasificadas en: a) Rotodinámicas b) De desplazamiento positivo Al grupo de las bombas hidráulicas rotodinámicas pertenecen las bombas centrífugas de flujo radial, de flujo axial y de flujo mixto, además de los de turbina. El elemento transmisor de energía se llama rodete, el cual cuenta con un cierto número de alabes y gira con el eje de la máquina impartiendo energía cinética al fluido que la rodea, contenido dentro de una caja de forma espiral capaz de transformar la energía cinética en energía de presión. Son conocidos como rotodinámicas debido a su movimiento rotativo y a que la dinámica de la corriente juega un papel esencial en la transmisión de energía, pues los cambios de dirección y el valor absoluto de la velocidad del flujo son de gran importancia en el desempeño. La presión proporcionada por estas bombas para una determinada velocidad, está limitada a un valor máximo que varía considerablemente al modificarse el gasto. Al grupo de bombas de desplazamiento positivo pertenecen las bombas alternativas (de pistón) y las rotoestáticas (engranes, paletas, tornillos, etc.) Cuentan con un elemento intercambiador de energía que cede su energía al fluido en forma de energía de presión, creada por la variación de volumen; pues cuentan con una cámara cuyo volumen aumenta en la succión y disminuye en la descarga, por lo que son llamadas también bombas volumétricas. En este tipo de bombas, la dinámica del flujo no es de importancia en el desempeño y teóricamente el gasto no es afectado por el aumento en la presión de descarga, ya que para una velocidad dada del elemento impulsor el desplazamiento y por lo tanto el gasto siempre será el mismo. Si la construcción de la bomba y la capacidad del motor lo permiten, la bomba proporcionará toda la presión que se le pida. Teóricamente la curva de presión contra gasto (H-Q) de este tipo de bombas, será paralela al eje de presión (H). En los casos reales, por



falta de un sello perfecto en el elemento impulsor, hay cierto retorno a paso de fluido de la zona de alta a la de baja presión que crece al aumentar la diferencia de presión entre la succión y la descarga, lo que ocasiona que el gasto para una misma velocidad varíe ligeramente al variar la presión de descarga. Procedimiento.- Se prepara el equipo para el ensayo de cada una de las bombas como se describe en la sección correspondiente a la operación del aparato. Para realizar el ensayo elemental, se fija la velocidad del motor en un determinado valor. El gasto Q se controla con la válvula de descarga llevándolo desde O hasta el máximo en aproximadamente 10 incrementos. Para cada incremento se miden los siguientes parámetros. • Presión en la entrada PE: Con el manómetro de succión. • Presión en la salida PS: Con el manómetro de descarga. • Gasto Q: Con el depósito de aforo y un cronómetro. • Par demandado T: Con el torquímetro. • Velocidad angular ω : Con el tacómetro. • Voltaje V • Amperaje A Con las mediciones previamente obtenidas es posible calcular: La altura disponible H:

HP P

gS E=

−ρ

Potencia eléctrica PELEC. = V.A Potencia de accionamiento (transmitida a la flecha de la bomba) Pa:

Pa = T ω Potencia útil P: P = Q ρgH Eficiencia total: ηtot:

ηtot =

PPa

Al graficar Pa, H y ηtot contra Q se tienen las curvas características de la bomba para determinada velocidad. Las tablas y gráficas 3, 4, 5, 6 y 7, muestran como ejemplo, algunas mediciones y resultados obtenidos para cada una de las bombas del aparato.



TABLA DE MEDICIONES Y RESULTADOS DE LA BOMBA CENTRÍFUGA 1 A

1100 rpm

VELOCIDAD PRESION PRESION H POTENCIA POTENCIA POTENCIA EFICIENCIA

VOLTAJE AMPERAJE TORQUE MOTOR SUCCION DESCARGA TOTAL TIEMPO VOLUMEN GASTO ELECTRICA ACCION. HIDRAULICA TOTAL

V A kg‐cm rpm (‐)inHg (+)PSI PSI m s litros lit./min. watts watts watts

112 3.1 24 1100 -1.5 8.5 6.50 61.00 40.00 39.34 347.20 271.21 41.84 15.4% 113 3.36 26.2 1100 -2 8 6.33 43.65 40.00 54.98 379.68 296.07 56.86 19.2% 114.3 3.7 28 1100 -2 7 5.62 16.00 20.00 75.00 422.91 316.41 68.93 21.8% 115 3.96 30 1100 -3 6 5.26 13.20 20.00 90.91 455.40 339.01 78.23 23.1% 116 4.1 31.5 1100 -3 5 4.56 11.20 20.00 107.14 475.60 355.96 79.86 22.4% 116 4.27 32.7 1100 -4 4 4.20 10.40 20.00 115.38 495.32 369.52 79.24 21.4% 116 4.4 33.6 1100 -4 3 3.50 9.34 20.00 128.48 510.40 379.69 73.44 19.3%

TABLA 3



CURVAS CARACTERISTICAS BOMBA CENTRIFUGA 1 A 1100 rpm


3.30

3.80

4.30

4.80

5.30

5.80

6.30

6.80

20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00GASTO LITROS POR MINUTO

PRES

ION

MET

RO

S D

E C

OLU

MN

A D

E A

GU

A

15%

16%

17%

18%

19%

20%

21%

22%

23%

24%

PRESION POTENCIA EFICIENCIA

EFICIENC

IA

486

450

414

379

343

307

271

236

POTE

NCIA DE AC

CION

AMIENT

O

GRAFICA 3



TABLA DE MEDICIONES Y RESULTADOS DE LA BOMBA CENTRIFUGA 2 A 1600 rpm


VOLTAJE AMPERAJE TORQUE MOTOR SUCCION DESCARGATOTALTIEMPOVOLUMEN GASTO ELECTRICA ACCION. HIDRAULICA TOTAL

V A kg-cm rpm (-)inHg (+)PSI PSI m s litros lit./min. watts watts watts

97 2.35 16 1100 -0.5 10 7.22 195.00 20.00 6.15 227.95 180.81 7.26 4.0%

101.5 3.16 23.4 1100 -2 9 7.03 32.25 40.00 74.42 320.74 264.43 85.53 32.3%

104.2 3.66 27.2 1100 -3.5 8 6.84 23.94 40.00 100.25 381.37 307.37 112.19 36.5%

105.4 3.9 29.4 1100 -4.7 7 6.56 19.73 40.00 121.64 411.06 332.23 130.37 39.2%

107.4 4.25 31 1100 -5.3 6 6.06 16.56 40.00 144.93 456.45 350.31 143.56 41.0%

107.8 4.43 35 1100 -5.7 5 5.49 12.68 40.00 189.27 477.55 395.51 169.98 43.0%

TABLA 4



GRAFICA 4


4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

11.00

12.00

13.00

0.00 50.00 100.00 150.00 200.00

GASTO LITROS POR MINUTO

0.0%

5.0%

10.0%

15.0%

20.0%

25.0%

30.0%

35.0%

40.0%

45.0%

50.0%


E F I C I E N

C I A

PRES

ION

MET

RO

S D

E C

OLU

MN

A D

E A

GU

A

167

200

233

267

300

333

367

400

433

POTE

NC

IA D

E A

CC

ION

AM

IEN

TO



LA DE MEDICIONES Y RESULTADOS DE LA BOMBA DE TURBINA A 1422 rpm




85.8 4.7 36.5 800 -0.5 50 35.38 81.36 9.00 6.64 403.26 299.97 38.40 12.8%

82.5 4 31 800 -0.6 40 28.38 50.65 9.00 10.66 330.00 254.77 49.46 19.4%

80.3 3.4 25.8 800 -0.7 30 21.37 36.26 9.00 14.89 273.02 212.04 52.03 24.5%

77.5 2.75 20.3 800 -0.9 20 14.40 27.38 9.00 19.72 213.13 166.83 46.42 27.8%

75 2.18 15.5 800 -1 10 7.39 21.35 9.00 25.29 163.50 127.39 30.55 24.0%

73 1.73 11.8 800 -1.3 2 1.86 17.89 9.00 30.18 126.29 96.98 9.17 9.5%

TABLA 5



CURVAS CARACTERISTICAS BOMBA DE TURBINA A 1422 rpm

GRAFICA 5


0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

7.0%

12.0%

17.0%

22.0%

27.0%


E F I C I E N

C I A

PRES

ION

MET

RO

S D

E C

OLU

MN

A D

E A

GU

A

POTE

NC

IA D

E A

CC

ION

AM

IEN

TO

0.00

42

83

125

167

208

250

292



ABLA DE MEDICIONES Y RESULTADOS DE LA BOMBA DE ENGRANES A 1066 rpm




147.5 4.25 31 1600 -13.2 85 64.42 26.00 9.00 20.77 626.88 509.54 218.77 42.9%

145.5 3.87 28.4 1600 -13.6 80 61.04 25.87 9.00 20.87 563.09 466.81 208.33 44.6%

143 3.42 24.4 1600 -14 70 54.14 25.43 9.00 21.23 489.06 401.06 187.96 46.9%

141 3 20.5 1600 -14.5 60 47.27 24.70 9.00 21.86 423.00 336.96 168.96 50.1%

139 2.69 17.4 1600 -15 50 40.40 24.25 9.00 22.27 373.91 286.00 147.09 51.4%

138.2 2.38 15.2 1600 -15.75 40 33.62 23.50 9.00 22.98 328.92 249.84 126.30 50.6%

137.2 2.05 12.5 1600 -16.5 30 26.83 23.15 9.00 23.33 281.26 205.46 102.34 49.8%

135.4 1.83 10.6 1600 -17 20 19.96 22.48 9.00 24.02 247.78 174.23 78.41 45.0%

133 1.65 8.9 1600 -17.5 10 13.10 21.90 9.00 24.66 219.45 146.29 52.79 36.1%

TABLA 6



CURVAS CARACTERISTICAS BOMBA DE ENGRANES A 1066 rpm

GRAFICA 6

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

20.00 21.00 22.00 23.00 24.00 25.00


35.0%

37.0%

39.0%

41.0%

43.0%

45.0%

47.0%

49.0%

51.0%


E F I C I E N

C I A

PRES

ION

MET

RO

S D

E C

OLU

MN

A D

E A

GU

A

83

167

250

333

417

500

POTE

NC

IA D

E A

CC

ION

AM

IEN

TO



TABLA DE MEDICIONES Y RESULTADOS DE LA BOMBA DE PISTONES A 1750 rpm




154 2.74 20.8 1750 -2.3 200 141.64 31.68 4.50 8.52 421.96 373.94 197.37 52.8%

153.6 2.63 18.7 1750 -2.4 180 127.59 31.37 4.50 8.61 403.97 336.18 179.55 53.4%

153.3 2.44 17.2 1750 -2.4 160 113.51 31.18 4.50 8.66 374.05 309.22 160.70 52.0%

153 2.34 16.2 1750 -2.4 140 99.42 31.03 4.50 8.70 358.02 291.24 141.44 48.6%

152.7 2.24 15.2 1750 -2.4 120 85.34 30.87 4.50 8.75 342.05 273.26 122.03 44.7%

152.6 2.14 14.3 1750 -2.4 100 71.25 30.70 4.50 8.79 326.56 257.08 102.46 39.9%

152.5 2.02 13.3 1750 -2.4 80 57.17 30.50 4.50 8.85 308.05 239.10 82.74 34.6%

152 1.91 12.3 1750 -2.5 60 43.12 30.27 4.50 8.92 290.32 221.13 62.88 28.4%

152 1.73 10.8 1750 -2.6 40 29.07 30.00 4.50 9.00 262.96 194.16 42.77 22.0%

TABLA 7



CURVAS CARACTERISTICAS BOMBA DE PISTONES A 1750 rpm


25.00

45.00

65.00

85.00

105.00

125.00

145.00

8.50 8.60 8.70 8.80 8.90 9.00 9.10

20.0%

25.0%

30.0%

35.0%

40.0%

45.0%

50.0%

55.0%


E F I C I E N

C I A

GRAFICA 7

PRES

ION

MET

RO

S D

E C

OLU

MN

A D

E A

GU

A

POTE

NC

IA D

E A

CC

ION

AM

IEN

TO

69

125

181

236

292

347

402




ENSAYO COMPLETO DE BOMBAS

Objetivo.- Realizar el ensayo completo de diferentes tipos de bombas para observar las diferencias que se tienen en su desempeño. Introducción.- El ensayo completo de una bomba es un conjunto de ensayos elementales caracterizados cada uno por una velocidad distinta. Este ensayo permite conocer el desempeño de la bomba cuando es accionado con motores o transmisiones de velocidades variables. Asimismo revela todas las posibilidades de la bomba funcionando de todas las maneras posibles dentro de una región del plano presión-gastos (H-Q) llamado característico. Procedimiento.- Se sigue el procedimiento descrito para el ensayo elemental para aproximadamente 5 velocidades diferentes, cada ensayo elemental arroja sus propias curvas características. Al poner en un mismo gráfico las curvas de altura útil H contra gasto Q, es posible obtener las curvas en concha o colina de rendimientos si se escogen para cada curva los mismos valores exactos de rendimiento y se unen entre sí. Algunos resultados obtenidos se muestran en las tablas y las gráficas 8,9,10 y 11.



ENSAYO COMPLETO DE LA BOMBA CENTRÍFUGA 2

VELOCIDAD PRESION PRESION H POTENCIA POTENCIA POTENCIA EFICIENCIAVOLTAJE AMPERAJE TORQUE MOTOR SUCCION DESCARGA TOTAL TIEMPO VOLUMEN GASTO ELECTRICA ACCION. HIDRAULICA TOTAL

V A kg‐cm rpm inHg PSI m s litro litro/min watts watts watts 123.30 3.00 22.70 1243 3.00 12.00 9.49 73.08 29.72 24.40 369.90 289.86 37.86 13.1% 127.40 3.66 28.30 1243 5.00 11.00 9.48 23.47 29.72 75.99 466.28 361.37 117.73 32.6% 129.70 3.98 31.10 1243 6.80 10.00 9.39 17.60 29.72 101.33 516.21 397.13 155.64 39.2% 132.00 4.10 33.00 1243 7.90 9.00 9.07 15.60 29.72 114.32 541.20 421.39 169.54 40.2% 133.70 4.35 35.00 1243 9.40 8.00 8.89 27.56 59.45 129.42 581.60 446.93 188.01 42.1% 135.10 4.50 36.80 1243 10.80 7.00 8.67 24.82 59.45 143.71 607.95 469.91 203.60 43.3% 136.30 4.64 37.20 1243 12.30 6.00 8.48 23.43 59.45 152.23 632.43 475.02 211.06 44.4% 137.30 4.76 39.80 1243 13.90 5.00 8.33 20.75 59.45 171.89 653.55 508.22 234.08 46.1% 138.10 4.86 40.90 1243 15.10 4.00 8.04 19.48 59.45 183.10 671.17 522.27 240.69 46.1% 139.30 5.00 42.30 1243 17.00 2.70 7.78 18.20 59.45 195.98 696.50 540.14 249.34 46.2%

115.40 2.68 21.30 1138 3.10 10.00 8.11 49.50 29.72 36.03 309.27 249.01 47.80 19.2% 118.00 3.13 25.40 1138 5.00 9.00 8.07 23.69 29.72 75.28 369.34 296.94 99.30 33.4% 119.20 3.35 27.30 1138 6.20 8.00 7.78 18.78 29.72 94.96 399.32 319.16 120.77 37.8% 120.60 3.57 29.30 1138 7.70 7.00 7.59 31.65 59.45 112.70 430.54 342.54 139.90 40.8% 122.00 3.74 30.90 1138 9.20 6.00 7.41 28.23 59.45 126.35 456.28 361.24 153.02 42.4% 122.80 3.93 32.50 1138 10.70 5.00 7.22 24.73 59.45 144.23 482.60 379.95 170.31 44.8% 123.80 4.10 34.40 1138 12.30 4.00 7.07 22.63 59.45 157.61 507.58 402.16 182.23 45.3% 124.80 4.18 35.70 1138 13.60 3.00 6.82 21.00 59.45 169.85 521.66 417.36 189.30 45.4% 125.20 4.26 36.20 1138 14.40 2.30 6.60 20.24 59.45 176.23 533.35 423.20 190.18 44.9%

103.00 2.49 18.90 1036 3.40 8.00 6.81 44.03 29.72 40.50 256.47 201.15 45.10 22.4% 104.80 2.87 21.80 1036 5.00 7.00 6.66 23.74 29.72 75.12 300.78 232.01 81.79 35.3% 106.30 3.09 24.00 1036 6.40 6.00 6.44 37.64 59.45 94.76 328.47 255.43 99.76 39.1% 107.30 3.27 25.50 1036 7.90 5.00 6.25 31.30 59.45 113.96 350.87 271.39 116.52 42.9% 108.30 3.45 27.00 1036 9.40 4.00 6.07 27.10 59.45 131.62 373.64 287.36 130.58 45.4% 109.20 3.56 28.20 1036 10.70 3.00 5.81 25.00 59.45 142.67 388.75 300.13 135.62 45.2% 110.10 3.69 29.20 1036 12.00 2.00 5.56 22.97 59.45 155.28 406.27 310.77 141.14 45.4%

95.60 2.14 16.90 933 3.60 6.00 5.47 43.00 29.72 41.47 204.58 161.98 37.10 22.9% 96.50 2.35 18.90 933 4.50 5.50 5.43 28.31 29.72 63.00 226.78 181.15 55.93 30.9% 97.40 2.46 20.20 933 5.30 5.00 5.35 22.90 29.72 77.88 239.60 193.61 68.18 35.2% 97.50 2.60 20.70 933 6.10 4.50 5.28 19.80 29.72 90.07 253.50 198.40 77.74 39.2% 98.50 2.67 22.20 933 7.00 4.00 5.24 17.68 29.72 100.87 263.00 212.78 86.39 40.6% 99.10 2.82 23.40 933 8.40 3.00 5.02 30.72 59.45 116.11 279.46 224.28 95.26 42.5% 99.80 2.91 24.40 933 9.10 2.50 4.91 28.55 59.45 124.93 290.42 233.87 100.26 42.9% 100.40 3.01 25.50 933 10.20 1.80 4.80 26.06 59.45 136.87 302.20 244.41 107.32 43.9%

83.80 1.90 14.90 827 3.70 4.50 4.45 40.90 29.72 43.60 159.22 126.59 31.72 25.1% 84.30 2.03 15.80 827 4.40 4.00 4.34 28.92 29.72 61.67 171.13 134.23 43.75 32.6% 85.30 2.17 17.20 827 5.40 3.50 4.33 22.29 29.72 80.01 185.10 146.13 56.68 38.8% 85.80 2.23 17.80 827 5.90 3.00 4.15 20.59 29.72 86.62 191.33 151.23 58.82 38.9% 86.40 2.32 18.70 827 6.50 2.50 4.01 18.32 29.72 97.35 200.45 158.87 63.81 40.2% 86.60 2.40 19.30 827 7.00 2.00 3.83 16.49 29.72 108.15 207.84 163.97 67.72 41.3% 87.20 2.47 20.20 827 8.10 1.40 3.79 31.17 59.45 114.43 215.38 171.62 70.86 41.3%

TABLA 8



ENSAYO COMPLETO DE LA BOMBA DE TURBINA

VELOCIDAD PRESION PRESION H POTENCIA POTENCIA POTENCIA EFICIENCIAVOLTAJE AMPERAJE TORQUE MOTOR SUCCION DESCARGA TOTAL TIEMPO VOLUMEN GASTO ELECTRICA ACCION. HIDRAULICA TOTAL

V A kg‐cm rpm inHg PSI m s litro litro/min watts watts watts 100.00 5.03 44.20 840 1.50 59.00 42.07 32.51 3.02 5.57 503.00 381.42 38.30 10.0% 97.90 4.57 39.00 840 1.50 50.00 35.73 20.56 3.02 8.81 447.40 336.54 51.44 15.3% 95.50 3.99 33.60 840 1.80 40.00 28.79 14.43 3.02 12.55 381.05 289.95 59.06 20.4% 92.60 3.31 27.30 840 1.95 30.00 21.80 10.96 3.02 16.52 306.51 235.58 58.88 25.0% 89.90 2.74 22.20 840 2.00 20.00 14.78 16.84 6.03 21.50 246.33 191.57 51.94 27.1% 87.20 2.08 16.30 840 2.10 10.00 7.77 13.66 6.03 26.51 181.38 140.66 33.67 23.9% 85.10 1.63 12.50 840 2.50 0.00 0.86 11.49 6.03 31.51 138.71 107.87 4.46 4.1%

95.10 4.92 40.50 800 1.50 56.00 39.96 79.28 6.03 4.57 467.89 332.85 29.83 9.0% 93.70 4.58 37.50 800 1.50 50.00 35.73 53.70 6.03 6.74 429.15 308.19 39.39 12.8% 91.00 3.98 32.00 800 1.60 40.00 28.72 33.16 6.03 10.92 362.18 262.99 51.28 19.5% 87.10 3.25 25.80 800 1.80 30.00 21.75 23.67 6.03 15.30 283.08 212.04 54.39 25.7% 84.60 2.69 20.80 800 2.00 20.00 14.78 18.64 6.03 19.42 227.57 170.94 46.93 27.5% 81.20 2.06 14.50 800 2.00 10.00 7.73 15.00 6.03 24.14 167.27 119.17 30.52 25.6% 79.00 1.61 11.40 800 2.40 0.00 0.83 12.54 6.03 28.87 127.19 93.69 3.92 4.2%

87.80 4.54 36.20 750 1.50 50.00 35.73 88.77 6.03 4.08 398.61 278.91 23.83 8.5% 85.10 3.96 31.10 750 1.60 40.00 28.72 46.34 6.03 7.81 337.00 239.62 36.69 15.3% 82.20 3.33 25.70 750 1.70 30.00 21.71 29.17 6.03 12.41 273.73 198.01 44.07 22.3% 78.70 2.62 19.70 750 1.90 20.00 14.74 21.27 6.03 17.02 206.19 151.78 41.03 27.0% 75.20 1.97 14.50 750 2.00 10.00 7.73 16.07 6.03 22.53 148.14 111.72 28.49 25.5% 73.10 1.52 10.50 750 2.20 0.00 0.76 13.33 6.03 27.16 111.11 80.90 3.38 4.2%

80.40 4.10 32.20 700 1.50 43.00 30.80 100.17 6.03 3.61 329.64 231.55 18.20 7.9% 79.50 3.87 30.00 700 1.50 40.00 28.69 79.78 6.03 4.54 307.67 215.73 21.29 9.9% 76.13 3.18 24.10 700 1.60 30.00 21.68 35.60 6.03 10.17 242.09 173.31 36.05 20.8% 72.70 2.49 18.40 700 1.75 20.00 14.69 24.81 6.03 14.59 181.02 132.32 35.05 26.5% 70.00 1.88 13.40 700 2.00 10.00 7.73 18.15 6.03 19.95 131.60 96.36 25.22 26.2% 67.70 1.39 9.30 700 2.10 0.00 0.73 14.90 6.03 24.30 94.10 66.88 2.89 4.3%

73.50 3.68 28.00 650 1.50 38.00 27.28 125.00 6.03 2.90 270.48 186.97 12.92 6.9% 70.90 3.10 23.30 650 1.50 30.00 21.65 51.00 6.03 7.10 219.79 155.59 25.12 16.1% 69.60 2.81 20.50 650 1.60 25.00 18.16 38.37 6.03 9.44 195.58 136.89 28.02 20.5% 68.00 2.46 17.80 650 1.70 20.00 14.67 29.38 6.03 12.32 167.28 118.86 29.56 24.9% 63.80 1.76 12.00 650 1.90 10.00 7.70 20.64 6.03 17.54 112.29 80.13 22.08 27.6% 61.30 1.27 8.00 650 2.00 0.00 0.69 15.65 6.03 23.14 77.85 53.42 2.62 4.9%

67.40 3.32 25.00 600 1.50 34.00 24.46 163.00 6.03 2.22 223.77 154.10 8.88 5.8% 66.20 3.05 22.30 600 1.50 30.00 21.65 84.00 6.03 4.31 201.91 137.45 15.25 11.1% 64.30 2.70 19.90 600 1.50 25.00 18.12 51.92 6.03 6.97 173.61 122.66 20.66 16.8% 62.80 2.41 17.10 600 1.50 20.00 14.60 38.09 6.03 9.51 151.35 105.40 22.70 21.5% 59.60 1.68 11.40 600 1.75 10.00 7.65 23.36 6.03 15.50 100.13 70.27 19.38 27.6% 57.10 1.23 7.80 600 2.00 0.00 0.69 16.87 6.03 21.46 70.23 48.08 2.43 5.0%

TABLA 9



ENSAYO COMPLETO DE LA BOMBA DE ENGRANES VELOCIDAD PRESION PRESION H POTENCIA POTENCIA POTENCIA EFICIENCIA

VOLTAJE AMPERAJE TORQUE MOTOR SUCCION DESCARGA TOTAL TIEMPO VOLUMEN GASTO ELECTRICA ACCION. HIDRAULICA TOTAL V A kg‐cm rpm inHg PSI m s litro litro/min watts watts watts

66.10 0.92 5.90 700 2.75 10.00 7.99 36.46 6.03 9.93 60.81 42.43 12.98 30.6% 68.20 1.38 9.70 700 2.60 20.00 14.98 37.59 6.03 9.63 94.12 69.75 23.60 33.8% 70.10 1.79 12.90 700 2.50 30.00 21.99 39.21 6.03 9.23 125.48 92.77 33.20 35.8% 72.10 2.20 16.50 700 2.50 40.00 29.03 41.07 6.03 8.82 158.62 118.65 41.85 35.3% 73.60 2.53 19.30 700 2.30 50.00 36.01 43.10 6.03 8.40 186.21 138.79 49.45 35.6% 75.40 2.91 22.70 700 2.20 60.00 43.01 45.86 6.03 7.89 219.41 163.24 55.52 34.0% 76.90 3.25 25.10 700 2.10 69.00 49.32 47.83 6.03 7.57 249.93 180.50 61.04 33.8%

75.00 0.91 5.90 800 3.10 10.00 8.11 47.00 9.05 11.56 68.25 48.49 15.33 31.6% 77.00 1.31 9.30 800 3.00 20.00 15.12 47.94 9.05 11.33 100.87 76.43 28.01 36.6% 79.30 1.77 13.00 800 3.00 30.00 22.16 50.35 9.05 10.79 140.36 106.84 39.09 36.6% 81.10 2.17 16.30 800 3.80 40.00 29.48 51.98 9.05 10.45 175.99 133.96 50.37 37.6% 82.70 2.52 19.40 800 3.60 50.00 36.46 54.38 9.05 9.99 208.40 159.44 59.53 37.3% 84.30 2.90 22.30 800 3.60 60.00 43.50 57.05 9.05 9.52 244.47 183.27 67.70 36.9% 85.90 3.24 25.00 800 3.50 70.00 50.51 59.13 9.05 9.18 278.32 205.46 75.85 36.9%

96.40 1.02 7.70 980 4.00 10.00 8.43 24.00 6.03 15.09 98.33 77.52 20.78 26.8% 97.30 1.39 11.10 980 4.00 20.00 15.47 25.86 6.03 14.00 135.25 111.75 35.41 31.7% 99.10 1.70 14.00 980 4.00 30.00 22.51 26.42 6.03 13.70 168.47 140.95 50.44 35.8% 100.10 2.06 17.00 980 4.00 40.00 29.55 27.28 6.03 13.27 206.21 171.15 64.13 37.5% 101.50 2.45 20.10 980 3.70 50.00 36.49 28.45 6.03 12.73 248.68 202.36 75.93 37.5% 102.60 2.77 23.00 980 3.50 60.00 43.46 28.89 6.03 12.53 284.20 231.55 89.06 38.5% 103.80 3.10 26.00 980 3.40 70.00 50.47 29.57 6.03 12.24 321.78 261.76 101.04 38.6% 105.10 3.48 28.80 980 3.40 80.00 57.51 31.21 6.03 11.60 365.75 289.95 109.09 37.6%

102.80 1.03 7.00 1100 4.50 10.00 8.60 33.84 9.05 16.05 105.88 79.10 22.56 28.5% 104.30 1.37 9.90 1100 4.50 20.00 15.64 34.30 9.05 15.83 142.89 111.87 40.49 36.2% 106.30 1.70 12.60 1100 4.40 30.00 22.65 34.80 9.05 15.61 180.71 142.38 57.79 40.6% 107.80 2.05 15.50 1100 4.10 40.00 29.59 36.16 9.05 15.02 220.99 175.16 72.66 41.5% 109.90 2.44 19.10 1100 4.00 50.00 36.59 36.67 9.05 14.81 268.16 215.84 88.61 41.1% 111.50 2.78 21.60 1100 4.00 60.00 43.64 37.38 9.05 14.53 309.97 244.09 103.66 42.5% 113.20 3.16 24.90 1100 3.90 70.00 50.64 38.54 9.05 14.09 357.71 281.38 116.69 41.5% 114.90 3.54 28.00 1100 3.80 80.00 57.65 39.61 9.05 13.71 406.75 316.41 129.24 40.8%

121.90 1.12 8.00 1300 5.70 10.00 9.01 28.33 9.05 19.17 136.53 106.84 28.25 26.4% 123.80 1.42 10.60 1300 5.80 20.00 16.09 28.39 9.05 19.13 175.80 141.56 50.33 35.6% 125.80 1.74 13.30 1300 5.80 30.00 23.13 28.51 9.05 19.05 218.89 177.62 72.05 40.6% 127.20 2.07 16.00 1300 5.50 40.00 30.07 29.40 9.05 18.47 263.30 213.68 90.82 42.5% 128.50 2.40 18.50 1300 5.30 50.00 37.04 30.10 9.05 18.04 308.40 247.07 109.28 44.2% 130.50 2.79 21.60 1300 5.10 60.00 44.02 30.63 9.05 17.73 364.10 288.47 127.61 44.2% 132.10 3.12 24.80 1300 5.00 70.00 51.03 31.04 9.05 17.50 412.15 331.20 145.97 44.1% 133.50 3.50 27.80 1300 4.90 80.00 58.03 31.67 9.05 17.15 467.25 371.27 162.71 43.8% 134.50 3.71 29.60 1300 4.80 85.00 61.52 32.30 9.05 16.81 499.00 395.31 169.12 42.8%

152.30 1.32 9.30 1600 8.00 10.00 9.81 22.60 9.05 24.03 201.04 152.86 38.54 25.2% 152.90 1.60 11.70 1600 7.80 20.00 16.78 23.29 9.05 23.32 244.64 192.31 63.99 33.3% 155.90 1.89 14.30 1600 7.80 30.00 23.82 22.96 9.05 23.65 294.65 235.05 92.14 39.2% 157.60 2.16 16.50 1600 7.70 40.00 30.83 23.14 9.05 23.47 340.42 271.21 118.31 43.6% 158.70 2.42 18.90 1600 7.50 50.00 37.81 23.48 9.05 23.13 384.05 310.66 142.97 46.0% 159.80 2.73 21.50 1600 7.40 60.00 44.81 23.85 9.05 22.77 436.25 353.39 166.84 47.2% 161.00 3.06 24.30 1600 7.20 70.00 51.79 24.03 9.05 22.60 492.66 399.42 191.36 47.9% 163.10 3.45 27.40 1600 7.10 80.00 58.79 24.59 9.05 22.09 562.70 450.37 212.31 47.1% 164.00 3.81 30.70 1600 7.00 90.00 65.80 25.01 9.05 21.72 624.84 504.61 233.62 46.3%

TABLA 10



ENSAYO COMPLETO DE LA BOMBA DE PISTONES2



V A kg‐cm rpm inHg PSI m s litro litro/min. watts watts watts

109.50 2.90 19.00 1100 1.00 250.00 176.40 157.43 12.07 4.60 317.55 214.71 132.66 61.8% 106.60 2.40 16.00 1100 1.00 200.00 141.19 155.40 12.07 4.66 255.84 180.81 107.57 59.5% 104.20 2.00 13.50 1100 1.00 150.00 105.98 155.00 12.07 4.67 208.40 152.55 80.95 53.1% 103.90 1.70 10.00 1100 1.00 100.00 70.77 154.62 12.07 4.68 176.63 113.00 54.19 48.0% 102.40 1.35 7.50 1100 1.00 50.00 35.56 153.07 12.07 4.73 138.24 84.75 27.50 32.5% 101.00 1.05 5.35 1100 1.00 0.00 0.35 151.95 12.07 4.77 106.05 60.46 0.27 0.4%

117.30 2.90 19.50 1200 1.00 250.00 176.40 143.71 12.07 5.04 340.17 240.39 145.33 60.5% 114.20 2.40 16.50 1200 1.00 200.00 141.19 143.57 12.07 5.04 274.08 203.41 116.43 57.2% 112.00 2.10 14.00 1200 1.00 150.00 105.98 141.97 12.07 5.10 235.20 172.59 88.38 51.2% 110.00 1.65 11.50 1200 1.00 100.00 70.77 140.33 12.07 5.16 181.50 141.77 59.71 42.1% 107.00 1.40 9.50 1200 1.00 50.00 35.56 141.32 12.07 5.12 149.80 117.11 29.79 25.4% 105.40 1.10 6.70 1200 1.00 0.00 0.35 140.00 12.07 5.17 115.94 82.60 0.29 0.4%

125.20 3.00 20.50 1300 1.00 250.00 176.40 134.50 12.07 5.38 375.60 273.78 155.28 56.7% 123.00 2.65 17.50 1300 1.00 200.00 141.19 133.87 12.07 5.41 325.95 233.71 124.87 53.4% 119.00 2.15 14.60 1300 1.00 150.00 105.98 133.14 12.07 5.44 255.85 194.98 94.24 48.3% 117.00 1.75 11.70 1300 1.00 100.00 70.77 132.19 12.07 5.48 204.75 156.25 63.38 40.6% 114.60 1.43 9.70 1300 1.00 50.00 35.56 132.81 12.07 5.45 163.88 129.54 31.70 24.5% 113.50 1.15 7.20 1300 1.00 0.00 0.35 131.36 12.07 5.51 130.53 96.16 0.31 0.3%

138.70 3.00 19.80 1400 1.20 250.00 176.47 125.11 12.07 5.79 416.10 284.77 167.00 58.6% 135.80 2.52 16.50 1400 1.20 200.00 141.26 122.54 12.07 5.91 342.22 237.31 136.48 57.5% 133.30 2.15 14.40 1400 1.20 150.00 106.05 121.94 12.07 5.94 286.60 207.10 102.97 49.7% 130.60 1.74 11.90 1400 1.20 100.00 70.84 121.00 12.07 5.98 227.24 171.15 69.31 40.5% 128.30 1.37 9.50 1400 1.20 50.00 35.63 120.50 12.07 6.01 175.77 136.63 35.00 25.6% 126.30 1.06 7.30 1400 1.20 0.00 0.42 119.64 12.07 6.05 133.88 104.99 0.41 0.4%

144.50 2.92 21.10 1500 1.20 250.00 176.47 115.26 12.07 6.28 421.94 325.14 181.27 55.8% 142.30 2.54 18.00 1500 1.20 200.00 141.26 114.25 12.07 6.34 361.44 277.37 146.38 52.8% 139.70 2.07 15.50 1500 1.20 150.00 106.05 114.17 12.07 6.34 289.18 238.85 109.97 46.0% 134.70 1.68 12.80 1500 1.20 100.00 70.84 114.14 12.07 6.34 226.30 197.24 73.48 37.3% 133.10 1.35 10.20 1500 1.20 50.00 35.63 113.90 12.07 6.36 179.69 157.18 37.03 23.6% 131.00 1.02 7.90 1500 1.20 0.00 0.42 113.62 12.07 6.37 133.62 121.74 0.43 0.4%

TABLA 11




OPERACIÓN DE BOMBAS EN PARALELO Y EN SERIE

Objetivo.- Observar las ventajas que se obtienen al operar las bombas centrífugas en serie y paralelo. Introducción.- Cuando son variables los requerimientos de gasto Q y/o altura útil H de una instalación hidráulica, es necesario limitar la descarga de la bomba, lo cual se logra con una válvula de estrangulamiento en la descarga ó disminuyendo la velocidad. Ambas opciones implican que la operación de la bomba se aleje de su máxima eficiencia. Una buena alternativa es instalar varias bombas en una estación de bombeo en serie o en paralelo de manera que al presentarse variaciones en la demanda de gasto ó altura útil las bombas puedan ser activadas o desactivadas de forma independiente sin perjudicar la eficiencia de las que sigan trabajando.

III.4.1.- OPERACION EN SERIE

Se operan bombas en serie con el propósito de suministrar mayor altura disponible H (presión) de la que proporcionan individualmente. La altura útil total suministrada por el sistema es la suma de la altura útil de cada bomba operando individualmente. Procedimiento.- Con el propósito de poder comparar el desempeño de las bombas trabajando de forma independiente contra el desempeño de las bombas trabajando en serie, se obtiene primeramente las curvas características de cada una de las bombas operando de forma independiente para una determinada velocidad como se explica en el experimento No. 2. Posteriormente se hace la interconexión en serie de las dos bombas para obtener las curvas características del sistema con las bombas trabajando a la velocidad a la que fueron evaluadas de forma independiente. Se prepara el equipo para operar las bombas centrífuga 1 y la bomba centrífuga 2 como se indica en la sección de OPERACION Y MANTENIMIENTO. Para lograr la conexión en serie entre ambas bombas, se debe cerrar la válvula de succión (18) de la bomba centrífuga 1, así como la válvula de descarga de la bomba centrífuga 2 y abrir la válvula para conexión en serie (17) y la de succión (10) de la bomba centrífuga 2. Se regula el gasto Q con la válvula de descarga, llevándolo desde 0 hasta el máximo en 10 incrementos. Para cada incremento se mide los siguientes parámetros. • Presión en la entrada PE: con el manómetro conectado en la succión de la bomba

centrífuga 2. • Presión de salida PS: con el manómetro de descarga de la bomba centrífuga 1.



• Gasto Q: Con el depósito de aforo y un cronómetro. • Par demandado T: Con el torquímetro de cada uno de los motores. • Velocidad angular ω: Con el tacómetro para cada uno de los motores. • Voltaje V: De cada uno de los motores. • Amperaje A: De cada uno de los motores. Con las mediciones obtenidas se calcula: A).- La altura disponible H de la estación de bombeo.

gPPH Es

ρ−

=

B).- Potencia eléctrica PELEC. Demandada:

PELEC. = V1 A1 + V2 A2

C).- Potencia de accionamiento (En la flecha de la bomba) de cada bomba

Pa = Pa1 + Pa2 Pa1 = T1 ω1 Pa2 = T2 ω2

D).- Potencia útil P: P = Q ρg H E).- Eficiencia total del sistema ηtot=

ηtot = 21 aa PP

P+

Las mediciones y resultados obtenidos se presentan en la tabla y gráfica 12-A. Para hacer un mejor comparativo es conveniente graficar las curvas características de cada bomba, así como del sistema en serie en un sólo gráfico. (Gráfica 12-B)



TABLA DE MEDICIONES Y RESULTADOS PARA OPERACIÓN EN SERIE DE LAS BOMBAS CENTRIFUGAS

VELOCIDA PRESIO PRESIO H VELOCIDA PRESIO PRESIO H H POTENCI POTENCI POTENCI EFICIENCIVOLTAJ AMPERAJ TORQU MOTO SUCCIO DESCARG TOTA VOLTAJ AMPERAJTORQU MOTO SUCCIO DESCARG TOTA TIEMP VOLUM GAST TOTA ELECTRIC ACCIO HIDRAULI TOTA

V A kg‐ rp (‐)inHg PSI m V A kg‐ rp (‐)inHg PSI m s litro lit./m m wat wat wat10 3.2 23. 110 10. 20 6.6 100. 2.7 19. 110 ‐1 9. 7.2 68.0 40.0 35.2 14.4 604.2 487.0 83.2 16.510 3.6 26. 110 10 19 6.3 102. 3.0 22. 110 ‐ 9 6.8 37.5 40.0 64.0 13.9 682.5 551.4 145.4 25.010 3.9 29. 110 9 17 5.6 10 3.5 26. 110 ‐ 8. 6.9 28.0 40.0 85.7 12.9 790.2 632.8 181.3 27.910 4. 30. 110 8 15 4.9 106. 3.7 27. 110 ‐ 8 6.8 23.9 40.0 100.1 11.7 828.8 663.3 192.8 29.110 4.3 32. 110 7. 13 4.0 10 3. 29. 110 ‐4 7. 6.6 20.6 40.0 116.2 10.5 880.1 702.8 200.2 28.910 4. 33. 110 6. 11 3.1 108. 4.0 30. 110 ‐5 6. 6.5 19.1 40.0 125.2 9.4 909.4 720.9 193.9 27.5107. 4.5 34. 110 5. 9 2.4 109. 4. 31. 110 ‐ 6 6.2 17.6 40.0 136.3 8.3 952.7 746.9 185.2 25.9108. 4. 35. 110 5 7. 1.7 111. 4. 33. 110 ‐6 6 6.3 16.5 40 145.4 7.3 978.5 786.5 174.9 24.4


VELOCIDA PRESIO PRESIO H POTENCI POTENCI POTENCI EFICIENCIVOLTAJ AMPERAJ TORQU MOTO SUCCIO DESCARG TOTA TIEMP VOLUM GAST ELECTRIC ACCIO HIDRAULI TOTA

V A kg‐ rp (‐)inHg PSI m s litro lit./m wat wat wat

99. 2.6 21 110 0 10 7.0 116.7 6.0 3.0 263.6 237.3 3.5 1.5101. 3.1 25 110 ‐ 9. 6.7 41.2 30.0 43.6 320.6 282.5 48.0 17.0102. 3.5 26. 110 ‐ 9 6.5 18.7 20.0 64.1 362.5 302.8 68.2 22.5104. 3.6 28. 110 ‐1 8 5.9 29.0 40.0 82.7 378.2 324.3 80.9 24.910 3. 30. 110 ‐1 7 5.2 25.0 40.0 96.0 399.0 344.6 82.8 24.010 3. 31 110 ‐ 6 5.0 24.1 40.0 99.3 413.4 350.3 81.5 23.311 4. 36 110 ‐ 5 4.3 20.8 40.0 115.1 495.0 406.8 82.5 20.3


VELOCIDA PRESIO PRESIO H POTENCI POTENCI POTENCI EFICIENCIVOLTAJ AMPERAJ TORQU MOTO SUCCIO DESCARG TOTA TIEMP VOLUM GAST ELECTRIC ACCIO HIDRAULI TOTA

V A kg‐ rp (‐)inHg PSI m s litro lit./m wat wat wat

97 2.3 16 110 ‐ 10 7.2 195.0 20.0 6.1 227.9 180.8 7.2 4.0101. 3.1 23. 110 ‐2 9 7.0 32.2 40.0 74.4 320.7 264.4 85.5 32.3104. 3.6 27. 110 ‐ 8 6.8 23.9 40.0 100.2 381.3 307.3 112.1 36.5105. 3. 29. 110 ‐ 7 6.5 19.7 40.0 121.6 411.0 332.2 130.3 39.2107. 4.2 31 110 ‐ 6 6.0 16.5 40.0 144.9 456.4 350.3 143.5 41.0107. 4.4 35 110 ‐ 5 5.4 12.6 40.0 189.2 477.5 395.5 169.9 43.0

TABLA 12

BOMBA CENTRIFUGA 1 BOMBA CENTRIFUGA 2 SISTEMA EN SERIE



POTE

NC

IA D

E A

CC

ION

AM

IEN

TO

GRAFICA 12-A

CURVAS CARACTERISTICAS OPERACION EN SERIE DE BOMBAS CENTRIFUGAS



7.00

8.00

9.00

10.00

11.00

12.00

13.00

14.00

15.00

16.00

0.00 50.00 100.00 150.00 200.00

16.0%

18.0%

20.0%

22.0%

24.0%

26.0%

28.0%

30.0%

E F I C I E N

C I A

PRES

ION

MET

RO

S D

E C

OLU

MN

A D

E A

GU

A

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800



GRAFICA 12-B

LITROS POR MINUTO

MET

RO

S D

E C

OLU

MN

A D

E A

GU

A

BOMBAS EN SERIE BOMBA 1 BOMBA 2

CURVA DE PRESION CONTRA GASTO DE LAS BOMBAS CENTRIFUGAS OPERANDO EN SERIE Y EN

EN FORMA INDEPENDIENTE

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

0 50 100 150 200



III.4.2.- OPERACION EN PARALELO

Se operan bombas en paralelo con el propósito de suministrar gastos mayores a un mismo sistema. El gasto total suministrado es la suma de los gastos individuales de cada bomba para la misma presión de descarga. Procedimiento.- Con el propósito exclusivamente didáctico e ilustrativo, en esta parte del experimento es conveniente considerar que la presión manométrica PE para ambas bombas es igual a cero, lo que equivale a considerar que el límite de la bomba por el lado de succión se extiende hasta un punto donde la presión de succión es igual a la presión atmosférica, considerando que toda ganancia ó pérdida de altura geodésica, así como a las pérdidas por fricción en la tubería de succión son imputables a la bomba. Esto nos ofrece la ventaja de tener la misma presión en la entrada para las dos bombas. Tomando en cuenta lo anterior y con el objetivo de poder comparar el desempeño de las bombas trabajando en forma independiente contra el desempeño de las bombas trabajando en paralelo, se obtienen primeramente las curvas características de cada una de las bombas, operando de forma independiente para una determinada velocidad, como se explica en el Experimento No. 2. Posteriormente se hace la interconexión en paralelo de las dos bombas para obtener las curvas características del sistema con las dos bombas trabajando a la velocidad a la que fueron evaluadas de forma independiente. Para la conexión en paralelo de las bombas, es necesario cerrar la válvula para interconexión en serie (17) y abrir la válvula de succión (18) de la bomba centrífuga 1, la válvula de succión (10) de la bomba centrífuga 2, así como las válvulas de descarga (19) de ambas bombas. Se regula el gasto Q con las válvulas de descarga haciendo que las presiones de salida Ps de ambas bombas sean iguales para aproximadamente 5 gastos diferentes, midiendo para cada gasto los siguientes parámetros: Presión en la descarga Ps.- Con los manómetros de descarga de cada bomba los cuales deben dar las mismas lecturas. Gasto Q.- Con el depósito de aforo y un cronómetro. Par demandado T.- Con el torquímetro de cada uno de los motores. Velocidad angular ω.- Con el tacómetro para cada uno de los motores, debiendo ser iguales a las velocidades con que se hicieron los ensayos elementales de cada bomba por separado.



Voltaje V.- De cada uno de los motores. Amperaje A: De cada uno de los motores. Con las mediciones obtenidas se calcula: A).- La altura disponible H de la estación de bombeo.

gPPH Es

ρ−

= donde PE = 0

B).- Potencia eléctrica demandada PELEC:

PELEC. = V1 A1 + V2 A2

C).- Potencia de accionamiento en la flecha de cada una de las bombas Pa:.

Pa = Pa1 + Pa2 Pa1 = T1 ω1 Pa2 = T2 ω2

D).- Potencia útil P:

P = QPgH

E).- Eficiencia total del sistema

ηtot = 21 aa PP

P+

Las mediciones y resultados obtenidos, se presentan en la tabla 13 y gráfica 13-A. Para hacer un mejor comparativo es conveniente graficar las curvas características de cada bomba, así como del sistema en paralelo en una sola gráfica. (Gráfica 13-B)



TABLA DE MEDICIONES Y RESULTADOS PARA OPERACIÓN EN PARALELO DE LAS BOMBAS CENTRIFUGAS

VELOCID PRESIO PRESIO H VELOCID PRESIO PRESIO H POTENC POTENC POTENC EFICIENCVOLTAJ AMPERA TORQU MOT SUCCIO DESCARG TOTA VOLTAJ AMPERATORQU MOT SUCCIO DESCARG TOTA TIEMP VOLUM GAST ELECTRIC ACCIO HIDRAULI TOTA

V A kg‐ rp (‐)inHg PSI m V A kg‐ rp (‐)inHg PSI m s litr lit./m wat wat wat

104. 3. 28. 110 ‐1 7 5.2 108. 4.0 3 110 ‐ 7 6.5 9.2 40.0 259. 823. 685. 250. 36.6103. 3.5 27. 110 ‐1 8 5.9 106. 3.7 28. 110 ‐ 8 6.8 13.6 40.0 175. 767. 633. 184. 29.110 3.2 24. 110 ‐ 9 6.5 10 2.9 22. 110 ‐2 9 7.0 24.4 40.0 98.3 636. 535. 108. 20.398. 2.6 19. 110 0 1 7.0 10 2.4 16. 110 ‐ 1 7.2 106. 40.0 22.6 510. 404. 26.3 6.5


VELOCID PRESIO PRESIO H POTENC POTENC POTENC EFICIENCVOLTAJ AMPERA TORQU MOT SUCCIO DESCARG TOTA TIEMP VOLUM GAST ELECTRIC ACCIO HIDRAULI TOTA

V A kg‐ rp (‐)inHg PSI m s litr lit./m wat wat wat

99. 2.6 2 110 0 1 7.0 116. 6.0 3.0 263. 237. 3.5 1.5101. 3.1 2 110 ‐ 9. 6.7 41.2 30.0 43.6 320. 282. 48.0 17.0102. 3.5 26. 110 ‐ 9 6.5 18.7 20.0 64.1 362. 302. 68.2 22.5104. 3.6 28. 110 ‐1 8 5.9 29.0 40.0 82.7 378. 324. 80.9 24.910 3. 30. 110 ‐1 7 5.2 25.0 40.0 96.0 399. 344. 82.8 24.010 3. 3 110 ‐ 6 5.0 24.1 40.0 99.3 413. 350. 81.5 23.311 4. 3 110 ‐ 5 4.3 20.8 40.0 115. 495. 406. 82.5 20.3


VELOCID PRESIO PRESIO H POTENC POTENC POTENC EFICIENCVOLTAJ AMPERA TORQU MOT SUCCIO DESCARG TOTA TIEMP VOLUM GAST ELECTRIC ACCIO HIDRAULI TOTA

V A kg‐ rp (‐)inHg PSI m s litr lit./m wat wat wat

9 2.3 1 110 ‐ 1 7.2 195. 20.0 6.1 227. 180. 7.2 4.0101. 3.1 23. 110 ‐2 9 7.0 32.2 40.0 74.4 320. 264. 85.5 32.3104. 3.6 27. 110 ‐ 8 6.8 23.9 40.0 100. 381. 307. 112. 36.5105. 3. 29. 110 ‐ 7 6.5 19.7 40.0 121. 411. 332. 130. 39.2107. 4.2 3 110 ‐ 6 6.0 16.5 40.0 144. 456. 350. 143. 41.0107. 4.4 3 110 ‐ 5 5.4 12.6 40.0 189. 477. 395. 169. 43.0

TABLA 13

BOMBA CEBTRIFUGA 1 BOMBA CENTRIFUGA 2 SISTEMA EN PARALELO



GRAFICA 13-A

CURVAS CARACTERISTICAS OPERACION EN PARALELO DE BOMBAS CENTRIFUGAS



5.00

5.50

6.00

6.50

7.00

7.50

8.00

8.50

9.00

0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00

0.0%

5.0%

10.0%

15.0%

20.0%

25.0%

30.0%

35.0%

40.0%

400

440

480

520

560

600

640

680

720

E F I C I E N

C I A

PRES

ION

MET

RO

S D

E C

OLU

MN

A D

E A

GU

A

POTE

NC

IA D

E A

CC

ION

AM

IEN

TO



GRAFICA 13-B

CURVA DE PRESION DE DESCARGA CONTRA GASTO DE DOS BOMBAS CENTRÍFUGAS OPERANDO EN PARALELO

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

11.00

0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00

PSI

BOMBA 1 BOMBA 2

BOMBAS EN PARALELO

LITROS POR MINUTO



IV.- INSTRUMENTACION ELECTRONICA

IV.1-Instrumento para la medición de velocidad angular (tacómetro) El aparato cuenta con dos tacómetros marca Dynapar Brand, serie A103-003, con las siguientes características:

DISPLAY: Cuatro Dígitos ENTRADA: 60 pulsos / revolución NIVEL DE PULSOS DE ENTRADA: 0 - 5 v.c.d. RANGO: 10000 r.p.m.

Los sensores son de tipo óptico reflectivo que apuntan cada uno hacia un cinta de 60 líneas reflectoras, colocadas en el extremo de la flecha de cada motor. Las condiciones para un adecuada calibración son: A) Limpieza de la cinta reflejante con el fin de tener libre de polvo y manchas la parte

reflectiva, pero sin afectar la impresión de tinta de las partes no reflejantes para mantener un buen contraste. Para limpiar la cinta es necesario desmontar la caja en la que se monta el sensor óptico la cual se encuentra en el extremo posterior de cada motor (opuesto al extremo donde se monta la polea).

B) Ajuste de la distancia que separa al sensor de la cinta reflejante: 1) Retire el sensor

girando el tornillo de ajuste de distancia en sentido antihorario. 2) Compare la medición del tacómetro del aparato contra la de un tacómetro externo mientras lentamente se gira el tornillo de ajuste de distancia en sentido horario para acercar el sensor a la cinta reflejante. Continuar acercando hasta que las mediciones de ambos tacómetros sean similares.

I M P O R T A N T E . Para el ajuste de la distancia del sensor óptico se dispone de un tornillo de ajuste de distancia localizado en la parte posterior de la caja de montaje del sensor óptico la cual se encuentra en el extremo posterior de cada motor (opuesto al extremo donde se monta la polea). Al girar en sentido horario el sensor se aproxima a la cinta reflectora. Para fijar en la posición deseada se dispone de un tornillo de fijación en la parte lateral de la misma caja el cual debe de ser aflojado antes de iniciar el ajuste de la distancia. Este tornillo no debe ser retirado de su posición pues tiene también la función de evitar que el sensor llegue a hacer contacto con la cinta reflectora. Una vez que se ha logrado la distancia adecuada este tornillo debe ser apretado para fijar al sensor en esta posición.



El tacómetro se alimenta con +3V procedentes de la sus baterías internas. La figura 4 muestra la conexión de los sensores optoreflectivos y el tacómetro. NOTA: El tacómetro funciona con una sola batería, pero cuenta con un segundo alojamiento, con el propósito de poder instalar una nueva batería sin tener que remover la que ya se encuentra en uso. Cada batería le proporciona una vida de aproximadamente 5 años.



FIGURA 4



IV.2- Instrumento para la medición de par (torquímetro) Para obtener una lectura confiable del par desarrollado por cada uno de los motores que impulsan a las bombas, se dispone de un soporte especial sobre baleros, que permite que la carcaza del motor gire libremente sobre su eje para así aplicar sobre una celda de carga íntegramente la reacción al par desarrollada por el motor. Esta reacción es del orden de algunas decenas de kg - cm por lo que al mostrarse en el exhibidor de 3½ dígitos, permite tener una resolución de 0.1 kg-cm. La conexión del instrumento de medición del par se muestra en la Figura 4. Antes de realizar la medición del par, es necesario poner en cero el exhibidor (display), para lo cual se utiliza la perilla de ajuste a cero que se localiza inmediatamente debajo de cada exhibidor. En caso de ser necesario calibrar el torquímetro, el procedimiento es el siguiente: 1.- Colocar la barra roscada (3/8-16NC) de 36 cm en el barreno que con este fin se

encuentra en el taco de empuje del motor. Sobre esta barra se podrá colocar un peso a una determinada distancia para poder aplicar un par conocido a partir de la fórmula: Par= P(d+7)+3.7 Donde P es el peso en kilogramos y d es la distancia en centímetros según se muestra en la figura 5.

2.- Antes de iniciar la calibración se deberá mantener encendido el instrumento, al menos

durante treinta minutos. 3.- Como patrón de referencia se recomienda aplicar un par mínimo próximo a los 5.3

kg-cm que se logra con un peso de aproximadamente 0.100 kg a una distancia de 9 cm (o alguna combinación equivalente) y un par máximo -considerado el valor de máxima escala- de 55 kg-cm aplicando un peso de aproximadamente 1.25 kg a 34 cm. (o alguna combinación equivalente).

4.- Sin aplicar par a la celda de carga (separar de la celda de carga el taco de empuje fijado

al motor girando ligeramente la carcaza del motor en sentido horario), poner en cero el display del torquímetro con la perilla de “ajuste cero”, localizada en el panel frontal del aparato.

5.- Cuelgue un peso a una distancia tal que aplique un par conocido (calculado con la

formula indicada en el punto No. 1) de entre 5.3 y 10 kg-cm. al que llamaremos par real 6.- Si el par indicado en el display no corresponde al par real aplicado, retirar con mucho

cuidado el circuito integrado 1B31AN de la tablilla electrónica que se encuentra por detrás del display, dentro del gabinete y con un multímetro medir la resistencia entre las puntos 3 y 4 de la base del circuito integrado. Esta es la resistencia de ganancia Rg1.



7.- Con la resistencia de ganancia Rg1 calcular la ganacia G1 a partir de la formula : G1 = 2 + (80 000/Rg1) 8. Calcular la nueva ganancia G2 a partir de la formula:

G2 = ((Par real) x (G1))/ (par indicado en el display) 9. Calcular la nueva resistencia de ganancia Rg2 utilizando la formula del punto No. 7

10. Ajustar el potenciometro P1 localizado en la tablilla electrónica (ver figura 6) hasta que el multímetro que mide la resistencia entre los puntos 3 y 4 de la base del circuito integrado muestre el valor calculado en el punto anterior como resistencia de ganacia Rg2.

11. Volver a colocar el circuito integrado 1B31AN en su base de la tablilla electrónica

como se encontraba originalmente (con el texto invertido como se muestra en la figura 6) teniendo mucho cuidado de que cada una de las patas ensamble adecuadamente en su lugar correspondiente y que no se doblen.

12. Repetir los pasos 4 y 5, si el par indicado en el diplay concide con el par real aplicado,

el instrumento esta en condiciones de ser utilizado de lo contrario volver al punto No. 6.



IV.3.- INSTRUMENTO PARA MEDICION DE VOLTAJE Y CORRIENTE

CALIBRACION DE LOS MEDIDORES DE VOLTAJE Y CORRIENTE

Conectar un voltímetro digital de corriente directa (en la escala de 200V) en paralelo al motor 1. (Terminales de J2 marcadas como C1 y V1 en la tablilla en donde se conectan los medidores de voltaje y corriente. Ver figura 7) Establecer condiciones en el banco de bombas de tal manera que el motor 1 tenga una carga nula o muy ligera. Girar la perilla del control de velocidad de dicho motor al máximo. Localizar en la tablilla electrónica el potenciómetro R3 marcado “V1” , girarlo hasta hacer coincidir la lectura de voltaje del motor 1 en el panel del banco con la del multímetro. Reducir a cero la velocidad del motor1. Conectar el voltímetro digital de corriente directa (en la escala de 200V) en paralelo al motor 2. (Terminales de J22 marcadas como C2 y V2) Establecer condiciones en el banco de bombas de tal manera que el motor 2 tenga una carga nula o muy ligera. Girar la perilla del control de velocidad de dicho motor al máximo. Localizar en la tablilla electrónica el potenciómetro R23 marcado “V2” , girarlo hasta hacer coincidir la lectura de voltaje del motor 2 en el panel del banco con la del multímetro. Reducir a cero la velocidad del motor2 Desconectar el cable que conecta en I1 (J2) intercalando un multímetro en la función de corriente directa (escala 20 Amp, cambiando el cable rojo de posición). Ajustar el control de velocidad del motor y las condiciones de carga de tal manera que se logre una corriente en el multímetro de cuando menos 3 Amp y que sea un valor lo mas estable posible. Localizar en la tablilla electrónica el potenciómetro R8 marcado “I1”, girarlo hasta hacer coincidir la lectura de corriente del motor 1 en el panel del banco con la del multímetro. Reducir a cero la velocidad del motor1. Quitar el amperímetro y volver a conectar el cable a la terminal I1. Desconectar el cable que conecta en I2 (J22) Intercalando un multímetro en la función de corriente directa (escala 20 Amp). Ajustar el control de velocidad del motor y las condiciones de carga de tal manera que se logre una corriente en el multímetro de cuando menos 3 Amp y que sea un valor lo mas estable posible. Localizar en la tablilla electrónica el potenciómetro R28 marcado “I2”, girarlo hasta hacer coincidir la lectura de corriente del motor 2 en el panel del banco con la del multímetro.



Reducir a cero la velocidad del motor2. Quitar el amperímetro y volver a conectar el cable a la terminal I2. Regresar la terminal roja del multímetro a la posicion de "V" NOTA: debe de tenerse mucho cuidado en que ninguno de los cables que se desconecten o las puntas del multímetro toquen el chasis. De lo contrario se puede dañar el multímetro y/o el control de velocidad del motor.



TRIMPOT FUNCION AJUSTE

CUR. LIM.

Limita la corriente de la armadura en el motor de CD (Torsión) para evitar daño al motor o al control. El límite de corriente depende de la corriente de clasificación del motor. El giro de este potenciómetro de ajuste en la dirección de las manecillas de reloj aumenta la corriente de la armadura (o torsión producida). NOTA: Para efectuar este ajuste, es necesario que los Amperímetros del equipo ya estén calibrados.

1. Con los dos Motores en "PARO", gire totalmente los potenciómetros de ajuste I.R. COMP. y CUR. LIM. de ambos circuitos de control (ver figura 8) en sentido contrario a las manecillas del reloj.

2. Retire las bandas de los dos Motores. 3. Utilizando guantes adecuados, que alguien mas sostenga con

ambas manos y muy firmemente la polea del Motor 1 para impedir que pueda girar.

4. Gire el “CONTROL DE VELOCIDAD” del Motor 1 aproximadamente al centro de su giro y mueva el interruptor a "MARCHA".

5. Mientras el motor se encuentra detenido, gire el potenciómetro de ajuste CUR LIM del circuito del Motor 1 hasta obtener una lectura entre 6 y 6.1A en el "AMPERIMETRO 1" del panel frontal.

6.- Mueva el interruptor a "PARO" del Motor 1. 7.- Repita ahora los pasos 3 a 6 para el Motor 2.

MIN

Establece la velocidad mínima del motor cuando el CONTROL DE VELOCIDAD se coloca al mínimo. El giro en la dirección de las manecillas del reloj del potenciómetro de ajuste, aumenta la velocidad mínima del motor.

1.- Mueva el interruptor del Motor 1 a "MARCHA" y gire la perilla del "CONTROL DE VELOCIDAD" al mínimo (giro total a la izquierda en el panel frontal del equipo).

2.- Gire el potenciómetro de ajuste MIN (ver figura 8) en el sentido de las manecillas de reloj hasta que el motor principie a girar.

3.- Lentamente gire el potenciómetro MIN en la dirección opuesta a las manecillas de reloj hasta que el motor se detenga.

4.- Mueva el interruptor del Motor 1 a "PARO". 5.- Repita el proceso para el Motor 2 ajustando ahora el

potenciómetro MIN del otro circuito de control.

IV.4.-AJUSTE DE CONTROL DE LOS MOTORES



I.R. COMP.

MAX.

Proporciona una forma de mejorar la regulación de la velocidad del motor en la modalidad de retroalimentación de la armadura. Establece la velocidad máxima del motor cuando el “CONTROL DE VELOCIDAD” se gira al máximo (100% de rotación, giro máximo a la derecha). El giro en la dirección de las manecillas de reloj del “trimpot” MAX aumenta la velocidad máxima del motor. NOTAS: Para efectuar estos ajustes, es necesario que los Tacómetros del equipo ya estén calibrados. El depósito de agua debe estar lleno (aproximadamente a 2" del borde con el equipo apagado). NOTA: Al finalizar todos los ajustes, agrege silicón adhesivo al borde de cada uno de los potenciómetros de ajuste para impedir que se descalibren con la vibración del equipo.

1. Con los motores en "PARO", Instale la banda del MOTOR 1 con la BOMBA CENTRIFUGA 1 y la del MOTOR 2 con la BOMBA DE TURBINA.

2.- Abra la VALVULA DE CARGA de la BOMBA CENTRIFUGA 1.

3. Abra la VALVULA DE DESCARGA de la BOMBA CENTRIFUGA 1 (carga máxima).

4.- Mueva el interruptor del motor 1 a "MARCHA" y gire la perilla del "CONTROL DE VELOCIDAD" hasta obtener un valor lo mas cercano posible a 4 Amperes.

5.- Cierre la VALVULA DE DESCARGA DE LA BOMBA CENTRIFUGA 1 para dar carga mínima al motor 1.

6.- Gire el potenciómetro de ajuste I.R. COMP del circuito para el motor 1 hasta obtener aproximadamente la misma velocidad que el motor tenía con carga (+/- 5 RPMs).

7.- Repita el proceso desde el paso 3 al 6 cuantas veces sea necesario.

8.- Mueva el interruptor del Motor 1 a "PARO". 9.- Cambie la banda del motor 1 a BOMBA DE PISTONES. 10. Abra las VALVULAS DE CARGA Y DESCARGA de la

BOMBA DE PISTONES 11.- Mueva el interruptor del Motor 1 a "MARCHA" y gire la

perilla del "CONTROL DE VELOCIDAD" hasta el máximo. 12.- Gire el potenciómetro de ajuste MAX del circuito para el

motor 1 hasta obtener 1820 RPMs (+/- 10). 13.- Mueva el interruptor del Motor 1 a "PARO" y gire la perilla

del "CONTROL DE VELOCIDAD" hasta el mínimo. 14.-Cambie la banda del motor 1 a la BOMBA CENTRIFUGA. 15. Mueva el interruptor del Motor 1 a "MARCHA" y gire la

perilla del "CONTROL DE VELOCIDAD" hasta obtener aproximadamente 200 RPMs.

16. Si la velocidad del motor no oscila, continué con el procedimiento, de lo contrario gire 2 mm los bordes del potenciómetro IR COMP a contrarreloj y repita desde el paso 8 hasta lograr que la velocidad del motor sea estable (no oscile).

17. Mueva el interruptor del Motor 1 a "PARO" y gire la perilla del "CONTROL DE VELOCIDAD" hasta el mínimo.

18. Abra la VALVULA DE CARGA de la BOMBA DE TURBINA.

19. Cierre la VALVULA DE DESCARGA para darle a la BOMBA DE TURBINA una carga máxima.

20.- Mueva el interruptor del Motor 2 a "MARCHA" y gire la perilla del "CONTROL DE VELOCIDAD" hasta obtener un valor lo mas cercano posible a 4 Amperes.

21.- Abra la VALVULA DE DESCARGA DE LA BOMBA DE TURBINA para dar carga mínima al motor 2.

22.- Gire el potenciómetro de ajuste I.R. COMP del circuito para el motor 2 hasta obtener aproximadamente la misma velocidad que el motor tenía con carga (5 o menos RPMs de diferencia).

23.- Repita el proceso desde el paso 17 al 20 cuantas veces sea necesario.

24.- Con el MOTOR 2 apagado cambie la banda a la bomba centrifuga.

25.- Abra las VALVULAS DE CARGA Y DESCARGA. 26.- Gire la perilla del "CONTROL DE VELOCIDAD" hasta el

máximo.



27.- Gire el potenciómetro de ajuste MAX del circuito para el motor 2 hasta obtener 1820 RPMs (+/- 10).

28.- Mueva el interruptor del Motor 2 a "PARO" y gire la perilla del "CONTROL DE VELOCIDAD" hasta el mínimo.



CIRCUITOS

ELECTRICO

Y

ELECTRONICO

banco de bombas · 2013-04-06 · • Comprobar que ambas puertas de acceso a las bombas y motores...

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