UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA – ENERGÍA
“ENSAYO COMPLETO DE UNA BOMBA CENTRIFUGA”
CURSO: INGENIERIA TERMICA HIDRAULICA EXPERIMENTAL INTEGRANTES: TINEO CHANCHA JOHN
022820A
CARRION SUYA MARCO
981122A
OCOLA TORRES GENARO
045023K
CORONADO CUADROS MARTIN 952923B CHICCHON DIONICIO DAVID
PROFESOR
032804I
: ING. PINTO ESPINPOZA HERNAN
BELLAVISTA – CALLAO 2011
INDICE I.
RESUMEN
II.
INTRODUCCION DE DEL ENSAYO
III.
MARCO TEORICO
Bomba: Definición, clasificación .definiciones de altura útil, punto de operación de la bomba, cebado de la bomba, cavitación curvas características. IV.
OBJETIVOS: a. A).A).- GEN GENER ERAL ALES ES b. B).B).- ESPE ESPECI CIFI FICOS COS
V.
EQU QUIIPOS E INSTRUMENTOS
VI.
ESQU QUE EMA DE IN INSTALACION
VII. VII.
PROC PROCED EDIM IMIE IENT NTO O DEL DEL ENSA NSAYO a. b. c. d.
VIII VIII.. IX. IX. X.
A).-TA A).-TABUL BULACI ACION ON DE DATOS DATOS B).-ANALIS B).-ANALISIS IS Y METODOLOGIA METODOLOGIA DE CALUL CALULOS OS C).C).- TABUL TABULACI ACION ON DE RESULT RESULTADO ADOS S D).D).-GR GRA AFICO FICOS S
RESU ESULTADO TADOS S Y OBSE OBSERV RVAC ACIO ION NES CONC CO NCLU LUSI SION ONES ES Y RECO RECOME MEND NDAC ACIO IONE NES S BIBLIOGRAFIA
I.-RESUMEN En el ensayo de una bomba centrifuga en el laboratorio teniendo un banco de prueba se demostró el funcionamiento de la bomba centrifuga teniendo en cuenta los valores que marcaban los equipos conformado por el banco de prueba tales es así como el rotámetro, los manómetros ,el tacómetro medidor de voltaje , que a través de una toma de datos que median sus equipos para cada punto de caudal diferente, se podía hallar a través de cálculos las graficas de Q vs Hu, (caudal vs altura útil), η vs Q. (la eficiencia vs. El caudal) η, asi como previamente la potencia del motor y de esa manera ver el comportamiento de la bomba para cada velocidad (RPM) diferente al anterior. También teniendo en cuenta que para cada valor de caudal se tiene un caudal real aproximado dado en el laboratorio la cual tenemos que utilizar ese valor ya que con ello se va a trabajar todos los cálculos respectivos. asumiendo una eficiencia del motor para los todo el ensayo.
I.- INTRODUCCION DEL ENSAYO Las bombas centrifugas pertenecen a la rama de las turbo maquinas, que son maquinas hidráulicas rotativas que permiten una transferencia energética entre un fluido y un rotor provisto de alabes o paletas, mientras el fluido pasa a través de ellos. La transferencia de energía tiene su origen en una gradiente de presión dinámica que se produce entre la entrada y salida del fluido en el rotor. Si la transferencia de energía se efectúa de maquina a fluido se le da el nombre genérico de bomba ; si por el contrario el fluido cede energía al rotor se llama turbina . En la primera denominación figuran no solo las maquinas conocidas comercialmente con el nombre de bombas, cuyo fluido de trabajo es el agua, sino también toda turbomaquina que sirve para imprimir energía a un fluido, como compresores, abanicos, sopladores, etc, ya sean de tipo axial o radial y trabajando con cualquier tipo de fluido. Entre las turbinas figuran las hidráulicas, de vapor, de gas, de aire, etc, también para cualquier clase de fluidos. También en este ensayo estudiaremos la cantidad de energía que entrega una bomba centrifuga a un fluido para diferentes caudales de esta así también los parámetros que nos permitan seleccionar adecuadamente una bomba, centrifuga. Conoceremos también que la bomba centrifuga utilizada le imprime una energía a un fluido que se expresa en una ganancia con carga estática, imprime por lo tanto una energía a un fluido procedente de una energía mecánica que se ha puesto en su eje.
II.- MARCO TEORICO La Bomba.-Es una máquina que absorbe energía mecánica que puede provenir de
un motor eléctrico, térmico, etc. Y la transforma en energía que la transfiere a un fluido en forma de presión o de velocidad y que permite trasladar el fluido de un lugar a otro, a un mismo nivel y/o a diferentes niveles. Una variedad de bombas se encuentra disponible para transportar líquidos en sistema de flujos de fluidos. La selección y aplicación adecuadas de las bombas requiere una comprensión de sus características de funcionamiento y usos típicos. La mayoría de las bombas centrifugas pueden operarse a diferentes velocidades para obtener capacidades variadas. Así mismo, una cubierta de bomba de un determinado tamaño puede acomodar impulsores de diferentes diámetros. CLASIFICACION:
Se clasifican en: -. Bombas dinámicas - Bombas de desplazamiento positivo
a. Bombas dinámicas.• Bombas centrifugas .- Son aquellas en que el fluido ingresa a ésta por el eje y sale siguiendo una trayectoria periférica por la tangente •
Bombas periféricas.- Son también conocidas como bombas tipo turbina, de vértice y regenerativas, en este tipo se producen remolinos en el líquido por medio de los álabes a velocidades muy altas, dentro del canal anular donde gira el impulsor. El líquido va recibiendo impulsos de energía No se debe confundir a las bombas tipo difusor de pozo profundo, llamadas frecuentemente bombas turbinas aunque no se asemeja en nada a la bomba periférica. La verdadera bomba turbina es la usada en centrales hidroeléctricas tipo embalse llamadas también de Acumulación y Bombeo, donde la bomba consume potencia; en determinado momento, puede actuar también como turbina para entregar potencia
b. Bombas d e desplazamiento positivo Estas bombas guían al fluido que se desplaza a lo largo de toda su trayectoria, el cual siempre está contenido entre el elemento impulsor, que puede ser un embolo, un diente de engranaje, un aspa, un tornillo, etc., y la carcasa o el cilindro. “El movimiento del desplazamiento positivo” consiste en el movimiento de un fluido causado por la disminución del volumen de una cámara. Por consiguiente, en una máquina de desplazamiento positivo, el elemento que origina el intercambio de energía no tiene necesariamente movimiento alternativo (émbolo), sino que puede tener movimiento rotatorio (rotor).
Bombas reciprocantes.- Llamadas también alternativas, en estas máquinas, el elemento que proporciona la energía al fluido lo hace en forma lineal y alternativa. La característica de funcionamiento es sencilla.
Bombas rotatorias.- Llamadas también rotoestáticas, debido a que son máquinas de desplazamiento positivo, provistas de movimiento rotatorio, y son diferentes a las rotodinámicas. Estas bombas tienen muchas aplicaciones según el elemento impulsor. El fluido sale de la bomba en forma constante, puede manejar líquidos que contengan aire o vapor. Su principal aplicación es la de manejar líquidos altamente viscosos, lo que ninguna otra bomba puede realizar y hasta puede carecer de válvula de admisión de carga.
•
Punto de Operación de la bomba - sirve para la selección de la bomba y estudiar
así, sus implicancias cuando este punto varía en un plano Altura con Caudal (H vs. Q) y las ventajas cuando es posible instalar en un sistema de bombeo más de una bomba, ya sea en serie o en paralelo, y la determinación de los rendimientos totales. Los parámetros que gobiernan el funcionamiento de una bomba son: - Altura de succión. - Altura de impulsión. - Caudal y las pérdidas originadas en la conducción. Para aplicar la ecuación de energía es necesario tener presente el siguiente arreglo: EH
H
EM
M B
Donde: EM: Energía Mecánica EH: Energía Hidráulica
B: Bomba Hidráulica HB: Altura de Bombeo
De la ecuación de energía:
[ E + H 1
B
= E 2 + ∑ ht ]
Despejando y agrupando HB resulta. 2
H B =
V 2 − V 1 2 g
2
+
P 2 − P 1 γ
+ ( Z 2 − Z 1 ) + ∑ ht
Los sub. Índices 1 y 2 para la succión y para la descarga respectivamente, o en otras palabras las energías a la entrada y salida de la bomba.
Figura 10. Forma referencial del punto optimo de operación de la bomba
Cebado de labomba.- antes de ponerse en funcionamiento la bomba debe ser cebada , es
decir la caja y la tubería de succión tienen que estar totalmente llenas de liquido mientras, estas condiciones no haya sido satisfecha, la bomba no bebe funcionar por que en vez de agua succiona aire. Es absolutamente necesario poder llenar de fluido la bomba para
poner la instalación en marcha. Se ha de prever el suministro del fluido y el punto de introducción en la instalación. Altura útil.- la altura útil o altura efectiva H que da la bomba es la altura que imparte
el rodete o la altura teórica Hu, menos las perdidas en el interior de la bomba. También es la diferencia de alturas totales entre la salida y entrada de la bomba, esta diferencia es el incremento de altura útil comunicada por la bomba al fluido. Cavitación.-Fenómeno causado por una inestabilidad en el flujo de la corriente. La
cavitación se manifiesta con la formación de cavidad en el líquido bombeado y está acompañada por vibraciones ruidosas, reducción del caudal y, en menor medida, del rendimiento de la bomba. Se provoca por el pasaje rápido de pequeñas burbujas de vapor a través de la bomba: su colapso genera micro chorros que pueden causar graves daños. Curva características de la bomba..-Especial ilustración gráfica que explica las
prestaciones de la bomba: el diagrama representa la curva formada por los valores de caudal y de altura de elevación, indicados con referencia a un determinado tipo de rodete diámetro y a un modelo específico de bomba.
Figura 4. Curvas de la bomba
III.- OBJETIVOS: A).- GENERALES 1) Es el objetivo de esta experiencia conocer los principios de operación así como la utilización de las bombas centrifugas, y determinar el punto de Funcionamiento. 2) Evaluar el estado de una bomba centrifuga, teniendo en cuenta las curvas características a diferentes rpm, tales como: Q vs Hu, η vs Q.
B).- ESPECIFICOS. 1. Hallar a través de operaciones y cálculos la potencia eléctrica del motor para cada velocidad de rpm. 2. Demostrar el comportamiento para cada caudal y rpm de las bombas centrifugas a través de las graficas. 3. Hallar las alturas de cada bomba por separado y al estar en serie teniendo en cuenta los datos tomados y datos del equipo en banco de ensayo. 4. Comparar los resultados teóricos con los experimentales de las dos bombas en serie.
.
IV.- EQUIPOS E INSTRUMENTOS Este banco de pruebas de Bomba Centrifuga se utiliza para diferentes Experiencias tales como se mencionara: Ensayo Elemental de Bombas Centrifugas • • Ensayo completo de Bombas Centrifugas Asociación de Bombas Centrifugas : Serie , Paralelo • Presenta: 1. BOMBA: Pumpetravaini, Tipo :MCL 50/GH-B-5 2. MOTOR : Moteurs Leroy-Somer N=3000 rpm 3. VACUOMETRO: medidor de presión en rangos menores a cero (bar) 4. ROTAMETRO: medidor de caudal (m³/h) 5. MANOMETRO: medidor de presión (bar) 6. TACOMETRO: medidor de revoluciones (RPM) ,proporciona lectura continua de velocidad. 7. MEDIDOR DE VOLTAGE Y AMPERAJE: medición de voltaje (voltios) y amperaje (Amp) 220v,60Hz,26A. 8. VALVULAS: regulador de fluido para la variación del flujo. 9. TUBERIAS: de descarga.
V.- ESQUEMA DE INSTALACION
VI.- PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO
a) Controlar que todo el equipo de aspiración este lleno de agua para cebar la bomba. b) Verificar que la válvula de aspiración o succión este abierta. c) Verificar que la válvula de impulsión o descarga este cerrada. d) El arranque de la bomba debe efectuarse a baja velocidad. e) seleccionar el voltaje a trabajar. f) Cerrar la válvula de impulsión de la bomba N°2 (ver esquema) g) Abrir la válvula de impulsión de la bomba N°1 (ver esquema) h) Abrir la válvula central (ver esquema) i) Cerrar la válvula de aspiración de la bomba N°1(ver esquema) j) Ir abriendo la válvula de impulsión a máximo caudal.
k) Se mide el caudal (Q) con el cual se va a trabajar inicialmente y luego se dividirá en 8 partes para efectuar 8 mediciones. l) Tomar las lecturas de los manómetros. m) Tomar lecturas en los amperímetros. n) Determinar las RPM con el tacómetro.
A).-TABULACION DE DATOS PARA N1=1900 RPM Ps (bar) 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 -0.1 6 -0.1 7 -0.1 8
Pd (bar)
Q (m3/h)
V (voltage)
I (amp.)
0.75 0.71 0.69 0.64 0.6 0.51 0.48 0.25
0 1.4 2.0 2.6 3 3.6 4.0 5.2
120 120 120 120 120 120 120 120
4.0 4.0 4.2 4.5 4.5 4.5 4.5 4.8
Q (m3/h)
V (voltage)
I (amp.)
0 2 2.6 3 3.6 4 4.6 5 5.8
136 136 136 136 136 136 136 136 136
4.0 4.8 5 5 5.1 5.3 5.3 5.8 5.8
PARA N2=2190 RPM Ps (bar) Pd (bar) 0 1 1 0 0.9 2 0 0.85 3 0 0.8 4 -0.04 0.75 5 -0.04 0.72 6 -0.08 0.68 7 -0.1 0.6 8 -0.15 0.48 9
PARA N3=2560 RPM Ps (bar) Pd (bar) 0 1.4 1 0 1.3 2 0 1.2 3 0 1.2 4 -0.1 1.1 5 -0.1 1 6 -0.15 0.8 7 -0.2 0.6 8
PARA N4=2860 RPM Ps (bar) Pd (bar) 0 1.7 1 0 1.7 2 0 1.65 3 0 1.54 4 -0.1 1.42 5 -0.1 1.3 6 -0.15 1.12 7 -0.2 0.95 8 -0.25 0.74 9
Q (m3/h)
V (voltage)
I (amp.)
0 1.2 2 3 4 5 6 7
158 159 159 159 159 159 159 159
5 5.1 6 6.2 6.8 7 7.2 7.6
Q (m3/h)
V (voltage)
I (amp.)
0 1.2 2 3 4 5 6 7 8
175 175 175 175 175 175 175 175 175
6.5 6.5 7 7.5 8 8.5 8.5 9 9
B).-ANALISIS Y METODOLOGIA DE CALULOS Corregimos los caudales tomados con el rotámetro N1=1900 RPM N2=2190 RPM
Q (rot) 0 1.4 2.0 2.6 3 3.6 4.0 5.2
Q (real) 0 0.00131 0.00131 0.0017 0.00206 0.00274 0.00313 0.003944
N3=2560 RPM
Q (rot) 0 2 2.6 3
Q (real) 0 0.00132 0.00173 0.002064
Q (rot) 0 2 2.6 3 3.6 4 4.6 5 5.8
Q (real) 0 0.00132 0.0017 0.002064 0.002764 0.00313 0.003421 0.003944 0.004530
N4=2860 RPM
Q (rot) 0 1.2 2 3
Q (real) 0 0.00132 0.00152 0.002064
3.6 4 4.6 5 5.8
0.0279 0.00313 0.00342 0.003944 0.00421
4 5 6 7 8
0.002764 0.003944 0.004530 0.005168 0.006
Las alturas de cada bomba
Datos tomados del equipo del Banco de prueba del laboratorio
Aplicando bernulli en 1 y 2 V 2 P V 2 Z 1 + H b = 2 + 2 Z 2 +∑ H P + 1 + + γ γ 2 xg 2 xg 0
P 1
∑ H . = 0 ; Q= V*A P
γ =1000 kg
m
g = 9.81 m s
2
........( I )
=> V = Q/A
3
;
∆ Z = 27 cm = 0 .27 m
d1 = 2 in = 0.0508 m d2 = 1.5 in = 0.0381 m A1 = 0.002026 m 2 A2 =0.00114 m2 H b
=
0.000101936 * ( P d
2
−
P s ) + 26806.7423(Q ) + 0.27
C).- TABULACION DE RESULTADOS Y GRAFICOS . PARA N1=1900 RPM 11.867 Q (m/h) 14.23 13.952 15.85 H(m) 27.14 ηb(%) 29.032
PARA N2=2190 RPM
10.954
9.128
7.303
5.477
3.651
2.191
17.847
19.81
21.7868
22.758
23.743
24.745
28.44
28.697
26.49
22.204
16.814
11.135
Q (m/h) H(m) ηb(%)
12.049
10.954
9.128
8.033
6.935
5.475
3.285
2.1998
14.943
16.828
17.771
19.771
19.737
20.663
21.678
22.697
28.051
28.718
26.421
27.1
24.52
21.336
15.01
11.13
10.954
9.128
7.303
5.477
3.651
2.190
14.789
16.752
17.1998
18.681
19.4615
20.157
29.745
28.919
25.01
21.5
16.78
11.926
PARA N3=2560 RPM 11.684 Q (m/h) 12.779 12.33 13.804 H(m) 29.05 ηb(%) 27.09 PARA N4=2860 RPM
Q (m/h) H(m) ηb(%)
13.875
11.319
9.493
8.033
6.207
4.747
3.286
2.191
10.352
11.8499
13.198
14.165
14.621
15.097
15.583
15.978
32.926
32.556
32.311
29.345
29.964
21.122
15.768
11.464
GRAFICAS PARA N1=1900 RPM
PARA N2=2190 RPM
PARA N3=2560 RPM
PARA N4=2860 RPM
VII.- RESULTADOS Y OBSERVACIONES
Las curvas características son propias de las turbo maquinas, en este caso bomba centrifuga. Estas curvas son las que se forman al relacionan algunos parámetros de la bomba en función del caudal,manteniendo las revoluciones constantes. Estas curvas generalmente son tres: - H vs. Q - PH vs. Q - η vs. Q.
VIII.-CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES
El nivel de referencia para cada bomba (entre succión y descarga) será igual a cero. La potencia disminuye cuando se cierra la válvula de descarga, así mismo disminuirá su flujo.
RECOMENDACIONES
El arranque debe efectuarse a bajas velocidades Recomendamos que el nivel de referencia entre la succión y la descarga sea diferente a cero para tener un análisis más real de la instalación
IV.- BIBLIOGRAFIA
Carl Peleiderer----------bombas centrifugas.
Eduardo Mendoza------bomba hidráulica.
Bombas Centrífugas: Karassik y Carter
Manual del ing. Mecanico
Información técnica relacionada con bombas, Internet www.lesker.com, www.finishthompson.com
