Informebombas_1

7/24/2019 Informebombas_1

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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRS BOMBAS CENTRIFUGASFACULTAD DE INGENIERA LAB.

MAQUINAS HIDRAULICAS LMEC-452

BOMBAS CENTRIFUGAS

1. OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Determinar las curvas de caractersticas para el funcionamiento de una bomba

centrifuga

Saber utilizar las curvas caractersticas para desempear funciones como

ingeniero en la instalacin de una bomba centrifuga.

Observar de manera prctica el funcionamiento de una bomba centrfuga.

Observar que cuidados se deben tomar para el accionamiento y buen

funcionamiento de una bomba centrfuga.

Verificar eperimentalmente todos los conocimientos adquiridos durante la teora

de las bombas.

2. FUNDAMENTO TEORICO!l funcionamiento en si de la bomba ser el de un convertidor de energa" o sea"

transformara la energa mecnicaen energa cin#tica" generando presinyvelocidad

en el fluido.!isten muc$os tipos de bombas para diferentes aplicaciones" pero en este caso nos

enfocaremos en las bombas centrfugas.

2.1 BOMBAS CENTRIFUGAS%as bombas centrfugas son llamadas

tambi#n turbomquinas generadoras de flu&o

radial" su principal caracterstica es que el

rodete transmite una energa de presin al

fluido.!l fluidoentra por el centro del rodete" que

dispone de unos labes para conducir el

fluido" y por efecto de la fuerza centrfugaes impulsado $acia el eterior" donde es

recogido por la carcasa o cuerpo de la bomba" que por el contorno lo conduce $acia

las tabuladuras de salida o $acia el siguiente rodete 'siguiente etapa(.

1
http://www.monografias.com/trabajos12/moviunid/moviunid.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml#TEORICOhttp://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml#TEORICOhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fluidohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81labehttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_centr%C3%ADfugahttp://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml#TEORICOhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fluidohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81labehttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_centr%C3%ADfugahttp://www.monografias.com/trabajos12/moviunid/moviunid.shtml


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!l principal fenmeno fsico de transferencia de

energa es el efecto centrfugo e&ercido sobre el

fluido. )dicionalmente" el efecto de la forma de

la voluta o carcasa sobre el fluido es la

transformacin de energa 'de cabeza de

velocidad a cabeza de presin( por el fenmeno de continuidad" tambi#n contribuye

al aumento del nivel energ#tico del fluido en la descarga de la bomba.

!l nivel energ#tico del fluido en cualquier punto esta dado por la epresin*

+onsiderando que la bomba transfiere energa al fluido" se puede $acer un balance

energ#tico entre la succin y la descarga de la bomba, puntos - y "

respectivamente.

%a energa entregada por la bomba al fluido" despreciando la transferencia de calor

y el traba&oviscoso est dada por / 0altura1.

2or tanto" en una bomba dada que funcione a cierta velocidad y que mane&e un

volumen definido de lquido" la energa que se aplica y transfiere al lquido" 'en pie3

lb. 4lb. de lquido( es la misma para cualquier lquido sin que importe su densidad.

2or tanto" la carga o energa de la bomba en pie3lb. 4lb. se debe epresar en pies o

en metros y es por eso por lo que se denomina gen#ricamente como 5altura5

%as bombas centrfugas se pueden clasificar de muc$as formas pero las ms

importantes son las que mencionaremos a continuacin*

2
http://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/transf-calor/transf-calor.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos34/el-trabajo/el-trabajo.shtmlhttp://es.wikipedia.org/wiki/Pie_(unidad)http://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/transf-calor/transf-calor.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos34/el-trabajo/el-trabajo.shtmlhttp://es.wikipedia.org/wiki/Pie_(unidad)


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Seg6n la posicin del e&e*

/orizontal

Vertical.

7nclinadoSeg6n la presin de salida*

-. De ba&a presin.

. De media presin.

8. De alta presin.

Seg6n el n6mero de rodetes*

9. - rodete '- escalonamiento(

:. rodetes ' escalonamientos(

2.2 PARTES DE UNA INSTALACION%os elementos que conforman la instalacin de una bomba son*

a) Tubera de a!"ra#"$%, ;iene la funcin de aspirar el

fluido $acia la bomba" la cual concluye prcticamente en la

brida de aspiracin.

b) E& "'!u&(r ( r(dee.


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de forma que abandonan el rodete $acia la voluta a gran

velocidad" aumentando tambi#n su presin en el impulsor

seg6n la distancia al e&e. %a elevacin del lquido se

produce por la reaccin entre #ste y el rodete sometido al

movimiento de rotacin.

#)La *(&ua. Es un rgano fi&o que est dispuesta en forma

de caracol alrededor del rodete" a su salida" de tal manera que

la separacin entre ella y el rodete es mnima en la parte

superior" y va aumentando $asta que las partculas lquidas se

encuentran frente a la abertura de impulsin. Su misin es la

de recoger el lquido que abandona el rodete a gran velocidad"cambiar la direccin de su movimiento y encaminarle $acia la brida de impulsin de

la bomba.

%a voluta es tambi#n un transformador de energa" ya que frena la velocidad del

lquido" transformando parte de la energa dinmica creada en el rodete en energa

de presin" que crece a medida que el espacio entre el rodete y la carcasa

aumenta" presin que se suma a la alcanzada por el lquido en el rodete.

!n algunas bombas eiste" a la salida del rodete" una corona directriz de labes

que gua el lquido antes de introducirlo en la voluta.

d) Tubera de "'!u&"$%. 7nstalada a la salida de la voluta"

por la que el lquido es evacuado a la presin y velocidad

creadas en la bomba.

2.+ CARACTERISTICAS DE OPERACI,N MAS IMPORTANTES

%as caractersticas de operacin ms importantes de una bomba son las siguientes*

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!l caudal '=(

)ltura 6til '/(

2otencia '2(

>endimiento 'n(

%as variaciones de estos parmetros se epresan en curvas" si la bomba funciona y

la salida esta cerrada entonces el caudal es nulo y la presin manom#trica es

mima por consiguiente*

u4 g ? /ma

Si se mantiene la velocidad constante y abrimos o cerramos lentamente la salida de

caudal este comienza a aumentar desde cero y la altura manom#trica comienza a

disminuir de un modo continuo como se observara posteriormente cuando

determinemos las curvas eperimentales.

%a disminucin de / depende de la forma y n6mero de alabes del rodete y las

perdidas por friccin interna.

a) Cur*a #ara#er"#a

%os datos caractersticos de las bombas son su capacidad o caudal 'm84$ o

l4$(" la presin que suministra con dic$o

caudal 'm.c.a.(" la potencia consumida y la

altura de aspiracin.

+omo inconvenientes tienen que presentan ba&os

rendimientos con caudales pequeos, y que no se

autoceban" ya que la depresin que crean

en su entrada es pequea y puede no ser suficiente para succionar el agua $acia la

bomba cuando la bomba est situada a un nivel superior al de el depsito de

alimentacin de agua" para que la bomba empiece a funcionar" es preciso inundarla

con agua 'cebarla(" y $ay que purgar el aire de su interior.

b) Re%d"'"e%( de &a b('ba

%a funcin de la potencia se la obtiene del laboratorio y del tipo de bomba pero

generalmente se las epresa de la siguiente manera*

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)(102

*KW

QHPH =

Donde*

/* altura util @mA

=* caudal @l4sA

+. DESCRIPCION DEL E-UIPO EMPLEADO+.1 BOMBA CENTRIFUGA

%a bomba tiene las siguientes caractersticas*

2osicin $orizontal.

Ba&a presin.

Simple aspiracin.

Cn solo rodete.

%os datos de placa son los siguientes*

/ ? .: @mA

n ? -9:E @rpmA

= ? :E @m84$A

D ? EE @mmA

+.2 MOTOR IMPULSOR

6


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Se pudo observar el motor impulsor de funcionamiento

$orizontal que se encuentra acoplado a la bomba cuya

placa caracterstica indicaba*

Fotor Siemens 8';rifsico(V ? E @VA 7 ? 8G.: @)A

2 ? -- @HIA cos ? E.G:

J ? -9KE @rpmA f?:E '/z(

+.+ MEDIDOR DE ALTURA DE CAUDAL!ste es un instrumento que consiste en una escala

graduada que mide el nivel de agua dentro del vertedero

rectangular adems se encuentra acoplado a un censor que

determina el momento eacto en que el agua comienza afuncin o estar en flu&o laminar.

+. MANOMETRO7ndica la altura de carga

que simula la bomba en

m.c.a. 'metros en columna

de agua( a trav#s de una

vlvula de paso.

+./ DISPOSICI,N DE LOS E-UIPOS

. PROCEDIMIENTO.1 E-UIPOS E INSTRUMENTOS UTILI0ADOS

%os equipos que se utilizaron en la realizacin del eperimento fueron los siguientes*

Bomba centrfuga.


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Fotor impulsor.

Fanmetro tipo bordn.

Fedidor de profundidad de agua.

Vertedero rectangular de pared delgada.


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DATOS

Se pudieron obtener los siguientes datos en laboratorio

h3[cm.] H3[m.c.a.] V [V] I [A]

:L.G E 88.8 9.E:K.9 88.8 9.:

:K.E 8 88.8 9.:

::.: 9 88.8 8.G

:9. : 88.8 8

:. 88.8 -.K

:E.E G 88.8 E.K

9K.8 L 88.8 -G.

98.: L.: 88.8 -G.:

- /- BOFB) ? -L'cm( ? -.L'm(

- / BOFB) ? KE.: 'cm(? E.KE:'m(

- $- V!>;!D!>O ? 8.:'cm( ? E.8:'m(

- $ V!>;!D!>O ? 98.9'cm( ? E.989'm(

- M? $N $-? -E.L 'cm( ? E.-EL'm(

- b 'anc$o del canal( ? :L. 'cm( ? E.:L'm(

CALCULOS RESULTADOS

a) 3%456-)

"


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Se $ar uso de las siguientes formulas*

2ara $ :h=h3h2

2ara u

23

0011.01

0011.00813.06035.0 + ++= hw

h

2ara el caudal*

1000)2(3

22

3

= hbgQ

2ara la altura neta* Hn=H1+H2+H3

+on*

$ V!>;!D!>O ? 98.9'cm( ? E.989'm(

/- BOFB) ? -L'cm( ? -.L'm(

/ BOFB) ? KE.: 'cm(? E.KE:'m(

b 'anc$o del canal( ? :L. 'cm( ? E.:L'm(

$8@cmA

$@cmA C

=@m84sA

-&7

/[email protected]

3%8'.#.a.9

:L"GEE -8"LEE E"-K E"EK: :;


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#.### 2#.### 4#.### 6#.### !#.####.###

2.###

4.###

6.###

!.###

1#.###

12.###

Hn=f(Q)

Q[l/s]

Hn[m.c.a.]

Gr?5"#a 6a&ura %ea e% 5u%#"$% de& #auda&)b) %456-)

Se $ar uso de las siguientes formulas*

2ara la potencia el#ctrica del motor*

cos3 = LLE IVP

2ara la potencia $idrulica*

102

QHP nH

=

$%&% '( &')*+,+')/

%100=E

H

P

P

/n - V 7 2 $idrulico 2 el#ctrico % @@m.c.a.A 8&79 @VA @)A 'HI( 'HI( -"GL: :;


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L"GL: 1;=:2+


13/23



#.### 2#.### 4#.### 6#.### !#.####.###

1.###

2.###

3.###

4.###

Ph=f(Q)

Q[l/s]

Ph[KW]

Gr?5"#a 6P(e%#"a "dr?u&"#a e% 5u%#"$% de& #auda&)/. INTERPRETACION DE RESULTADOS

+omo se puede observar las tres grficas obtenidas

son similares a las curvas caractersticas de la

bomba vistos en teora" las cuales se pueden

interpretar de la siguiente manera.

- *. 3%2odemos observar que cuando se

incrementa la altura neta" el caudal disminuye

en forma polinmica de segundo grado" para una altura neta dada por las alturas de

aspiracin y de impulsin 'cuando la vlvula de paso esta completamente abierta("

tenemos el caudal mimo" a medida que comenzamos a cerrar la vlvula" lo que

provoca un incremento de la altura neta" el caudal disminuye. Donde finalmente

tenemos que para un caudal cero" tenemos una altura neta mima.

- * %Si se interpreta la segunda grfica" se puede observar un aumento progresivo

del rendimiento con el aumento del caudal $asta un punto mimo donde es el punto

de funcionamiento ptimo de la bomba" a medida que se sigue aumentando el caudal"

el rendimiento de la bomba disminuye considerablemente. 2or lo que concluimos que

el rendimiento mimo y optimo de una bomba se da a un caudal determinado" y si el

caudal aumenta o disminuye el rendimiento de la bomba disminuir.

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- * Pe&e#Si se observa la grfica se puede apreciar que la potencia el#ctrica va en

aumento &untamente con el caudal" por lo que llegamos a concluir que la potencia

el#ctrica es directamente proporcional al caudal.

- * P!sta grfica se comporta de manera similar a - * %" es decir que para un

caudal dado" eiste una potencia $idrulica mima" luego si el caudal aumenta o

disminuye la potencia $idrulica disminuir.

:. CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

-. Se pudo observar el funcionamiento de una bomba centrfuga cuando esta ba&o

la accin de diferentes parmetros los cuales determinan el funcionamiento del

mismo.

. Se pudo determinar eperimentalmente las curvas caractersticas de

funcionamiento de la bomba las cuales como se puede observar son similares a

las vistas en teora.

8. Se pudo observar que algunos parmetros de funcionamiento no son directa o

inversamente proporcional al caudal" como se indico en la interpretacin de

resultados.9. %o que mas llamo la atencin fue las dos ultimas grficas '2elc?f'=( y 2$?f'=((

ya que estas no tienen el mismo comportamiento" si bien la 2otencia $idrulica

'2$?f'=(( tiene un comportamiento similar al rendimiento de la bomba 'n?f'=(( la

potencia el#ctrica '2elec?f'=(( es directamente proporcional al caudal no

importando si el rendimiento o 2otencia $idrulica de la bomba aumenta o

disminuye" como se puede observar en las grficas.

:.Se verifico eperimentalmente todos los conocimientos adquiridos en la parte

terica de la materia.

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Re#('e%da#"(%e

!s recomendable revisar las condiciones iniciales del eperimento como el tener las

vlvulas abiertas" o el nivel de agua en el depsito 'debe ser superior al nivel de la

boquilla de aspiracin( antes de encender la bomba. +omprobar el correcto funcionamiento del manmetro" y que #ste debe marcar cero

al inicio del eperimento.

2restar atencin a los datos tomados" debiendo ser #stos lo bastante co$erentes

para no cometer errores en los clculos.

Se debe controlar con especial atencin la porcin de caudal que tiene contacto con

el medidor de alturas. Dic$a porcin debe ser lo bastante 0calmada1 para que no

ocasiones medidas erradas.

)l cerrar la vlvula" se debe esperar lo suficiente para que el caudal se estabilice y

de esa manera tomar una medida correcta con el medidor de alturas.

>. CUESTIONARIO

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.- %a misma Bomba evaluada en la eperiencia" se encuentra instalada al borde de

un rio" con una altura de succin de @mA y de altura de impulsin de -:@mA" el rio

mantiene su nivel y tiene un caudal de KEE@l4sA" debe bombear agua para riego a la

meseta adyacente" indique qu# caudal en @l4sA se dispone de riego

Si observamos la primera grfica

obtenida en laboratorio '/n?f'=((

podemos ver que la altura neta

mima entregada por la bomba

es aproimadamente --.9 m.c.a."

de las cuales aproimadamente

son m de altura succin y L.9 m

de altura de impulsin. a que en

la pregunta planteada la altura

neta es de -9m y solo se logro

conseguir --.9 en laboratorio. Se puede deducir que no $abr caudal disponible

para riego.+omo se puede observar en la grfica ya que el caudal disminuye a medida que

la altura neta aumenta" se puede ver que para una altura neta de --.9m o mayor el

caudal es nulo. >esp. =?E l4s

. !n la siguiente figura" eplique lo que ocurre

a. )umenta la altura de Bombeob. Aumenta la altura de succinc.


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2orque al ser realimentado

directamente" esto causa que la

presin aumente en ese punto

'cerca de la entrada de la tubera de

succin(. !l J2S/ indica que tan

buena es la bomba para succionar

cuando est encima del nivel de

agua" entonces al aumentar la

presin en la entrada de la tubera

de seccin aumenta el valor de

J2S/ y seg6n las curvas

proporcionadas por el fabricante al

aumento de J2S/ el valor del

caudal tambi#n sube" por lo tanto

podemos aumentar la altura desuccin.

.8 Cna Bomba del mismo tipo que la evaluada en %aboratorio tiene las curvas

caractersticas correspondientes al dimetro de impulsor ?--E. 2ara esta bomba eli&a un

motor el#ctrico adecuado y detalle sus caractersticas.

1

Pelec[W]

EG"9L

KGLG"L8

KGLG"L8

K:-E"K

K9"G

K8-:"L

K-:8"LG

K--":L

:LL"E8

KE9"9


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!n la tabla de 2otencias observamos que la 2otencia mima requerida es de 2?EG.9L

@IA y tiene una velocidad de revolucin de -9:E @rpmA

2?EG.9L @IA ?L.9 @/2A

%as caracteristicas del motor seleccionado estan remarcadas en las siguientes tablas.

1!


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Fotor cerrado con ventilacin !terior

;ipo P2-E

Velocidad asncrona a plena carga?-:E@rpmA

+orriente en vacio? 9.- @)A

+orriente a plena carga ? L.: @)A!ficiencia nominal a plena carga ?GL.: Q


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Sol.

$- ? :@mA

$ ? 8E @mA

$8 para una tubera 2V+ de RR a E @+ADint?:.: @mmA )flu&o? .-KG-E

38@mA ?-.E -E 3K@m4sA T?8-E3@mA'rugosidad(

v=Q

A=

0.001

2.168103 v=0.46

m

s

NR=v D

=0.46 0.0525

1.02106NR=23676.47

f=0.25

log

( 1

3.7D

+

5.74

NR0.9

)2f=2.19610

4

h3=f L

D

v2

2 g=2.19610

4 55

0.0525 0.46

2

29.81

h3=2.482103 [m ]

H=h1+h

2+h

3

H=55.002

[m

]

Phid=H Q

102=

55.002 1

102Phid=0.539 [kW]

Seg6n la eperiencia tenida en %aboratorio se observo que la eficiencia global de mayor

valor fue de -9Q" entonces utilizamos este valor.

Pelec= Ph id

global=

0.539

0.14Pelec=3.85 [kW]

Bomba recomendada para este proyecto

2#


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21


22/23



+C>V)S +)>)+;!>7S;7+)S

22


23/23



23

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