UNIVERSIDAD DE LA SERENA INGENIERÍA EJECUCIÓN MECÁNICA DEPARTAMENTO DE MECÁNICA
INFORME LABORATORIO LABORATORIO N°5 BOMBA CENTRIFUGA Autor: Marco Morales Rodríguez Carlos Ríos !at"#o !ro$esor Teoría: Teoría: Mar"o Cast"llo L% !ro$esor La&orator"o: R"cardo Ara'a T% As"g(atura: Mec)("ca de Flu"dos Fec*a: +, -+.-/+,0
RESUMEN: E( esta e12er"e(c"a de la&orator"o se 3u"ere calcular la e$"c"e(c"a de u(a &o4&a ce(tr"$uga 4ed"a(te la Ecuac"( de Ber(oull" da(do a co(ocer las le'es 3ue r"ge( su co42orta4"e(to ' las 2artes 3ue co42o(e( a esta 4)3u"(a *"dr)ul"ca% Ta4&"6( se se#ala( los 2r"(c"2"os &a7os los cuales $u(c"o(a u(a 4)3u"(a (o solo *"dr)ul"ca s"(o 3ue cual3u"er t"2o de 4)3u"(a 'a sea 4a3u"(a t6r4"ca el6ctr"ca etc% Ta4&"6( se calcula( la 2ote(c"a *"dr)ul"ca ' 2ote(c"a el6ctr"ca destaca(do el rol $u(da4e(tal 3ue cu42le la altura e( el correcto $u(c"o(a4"e(to de u(a &o4&a% F"(al4e(te se da( a co(ocer detalles del $u(c"o(a4"e(to de u(a &o4&a co4o el ce&ado ' otros%
PARTE 1: INTRODUCCIÓN 1.1 PLANTEAMIENTO PROBLEMA
DEL
1.1.1 INTRODUCCION : 8e(tro del )rea de la 4ec)("ca e1"ste( d"9ersos t"2os de 4)3u"(as las cuales s"r9e( 2ara deter4"(ada )rea co4o 2or e7e42lo las 4a3u"(as t6r4"cas las cuales (os s"r9e( e(tre 4uc*as $u(c"o(es 2ara tra(s2ortar(os 2ues los 4otores de los 9e*ículos e( los cuales c"rcula4os cada día so( 4)3u"(as t6r4"cas ta4&"6( e1"ste( las 4a3u"(as el6ctr"cas co4o 2or e7e42lo los 9e*ículos de carga 2ara "(ter"ores co(oc"dos co4o 'ales los cuales de&e( $u(c"o(ar a &ase de e(ergía el6ctr"ca 'a 3ue s" $u(c"o(ara( a &ase de co4&ust"&les co4o lo *ace( las 4a3u"(as t6r4"cas; au4e(taría( la co(ce(trac"( de gases t1"cos ' esto e( "(ter"or 2uede causar 2ro&le4as de salud gra9es% E( esta e12er"e(c"a se ut"l"za u(a &o4&a ce(tr"$uga la cual $u(c"o(a 2or 4ed"o de 4)3u"(as *"dr)ul"cas ' u(a &o4&a% U(a M)3u"(a *"dr)ul"ca es u(a 9ar"edad de 4)3u"(a de $lu"do 3ue e42lea 2ara su $u(c"o(a4"e(to las 2ro2"edades de u( $lu"do "(co42res"&le o 3ue se co42orta co4o tal de&"do a 3ue su de(s"dad e( el "(ter"or del s"ste4a (o su$re 9ar"ac"o(es "42orta(tes% Co(9e(c"o(al4e(te se es2ec"$"ca 2ara los gases u( lí4"te de ,++ 4&ar 2ara el ca4&"o de 2res"(< de 4odo 3ue s" 6ste es "($er"or la 4)3u"(a 2uede co(s"derarse *"dr)ul"ca% 8e(tro de las
4)3u"(as *"dr)ul"cas el $lu"do e12er"4e(ta u( 2roceso ad"a&)t"co es dec"r (o e1"ste "(terca4&"o de calor co( el e(tor(o% U(a &o4&a *"dr)ul"ca es u(a 4)3u"(a ge(eradora 3ue tra(s$or4a la e(ergía ge(eral4e(te e(ergía 4ec)("ca; co( la 3ue es acc"o(ada e( e(ergía del $lu"do "(co42res"&le 3ue 4ue9e% El $lu"do "(co42res"&le 2uede ser lí3u"do o u(a 4ezcla de lí3u"dos ' sl"dos co4o 2uede ser el *or4"g( a(tes de $raguar o la 2asta de 2a2el% Al "(cre4e(tar la e(ergía del $lu"do se au4e(ta su 2res"( o su 9eloc"dad todas ellas relac"o(adas seg=( el 2r"(c"2"o de Ber(oull"% E( ge(eral u(a &o4&a se ut"l"za 2ara "(cre4e(tar la 2res"( de u( lí3u"do a#ad"e(do e(ergía al s"ste4a *"dr)ul"co 2ara 4o9er el $lu"do de u(a zo(a de 4e(or 2res"( o alt"tud a otra de 4a'or 2res"( o alt"tud% La &o4&a ce(trí$uga ta4&"6( de(o4"(ada &o4&a rotod"()4"ca es actual4e(te la 4)3u"(a 4)s ut"l"zada 2ara &o4&ear lí3u"dos e( ge(eral% Las &o4&as ce(trí$ugas so( s"e42re rotat"9as ' so( u( t"2o de &o4&a *"dr)ul"ca 3ue tra(s$or4a la e(ergía 4ec)("ca de u( "42ulsor e( e(ergía c"(6t"ca o de 2res"( de u( $lu"do "(co42res"&le% El $lu"do e(tra 2or el ce(tro del rodete 3ue d"s2o(e de u(os )la&es 2ara co(duc"r el $lu"do ' 2or e$ecto de la $uerza ce(trí$uga es "42ulsado *ac"a el e1ter"or do(de es recog"do 2or la carcasa o cuer2o de la &o4&a% 8e&"do a la geo4etría del cuer2o el $lu"do es co(duc"do *ac"a las tu&erías de sal"da o *ac"a el s"gu"e(te rodete% >o(
4)3u"(as &asadas e( la Ecuac"( de Euler%
1.1.2 OBJETIVOS GENERALES Y ESPECIFICOS: OBJETIVOS
GENERALES:
Co(ocer el $u(c"o(a4"e(to de las 4a3u"(as *"dr)ul"cas co4o lo es la &o4&a ce(tr"$uga ut"l"zada e( esta e12er"e(c"a 2ara d"st"(gu"r su co42orta4"e(to ' re(d"4"e(to "de(t"$"ca(do las 9ar"a&les 3ue "($lu'e( e( su $u(c"(% •
OBJETIVOS ESPECIFICOS:
Calcular la altura de 2res"( de la
&o4&a *"dr)ul"ca 4ed"a(te la ecuac"( de Ber(oull"% O&te(er la 2ote(c"a *"dr)ul"ca '
el6ctr"ca% A(al"zar los resultados co( a'uda de ta&las ' gr)$"cos%
1.1.3 ALCANCES DE EXPERIENCIA:
LA
Este la&orator"o t"e(e u(a gra( "42orta(c"a 'a 3ue 2odre4os a2re(der a calcular la e$"c"e(c"a ' el re(d"4"e(to de las &o4&as ce(tr"$ugas Lo cual (os 2er4"t"r) te(er 4a'or co(oc"4"e(to de su $u(c"o(a4"e(to ' ta4&"6( de las 4a3u"(as *"dr)ul"cas e( ge(eral 'a 3ue $u(c"o(a( &a7o 2r"(c"2"os s"4"lares% Ta4&"6( 2odre4os calcular $actores 3ue $or4a( 2arte del re(d"4"e(to co4o lo so( la 2ote(c"a ' la 2res"( esta ult"4a la calcula4os 4ed"a(te la ecuac"( de Ber(oull"%
1.2
ESTABLECER HIPÓTESIS:
E( rasgos ge(erales u(a 4a3u"(a cual3u"era sea su &ase e(erg6t"ca $u(c"o(a &a7o el 4"s4o 2r"(c"2"o el cual co(s"ste e( tra(s$or4ar e(ergía a&sor&"e(do u( t"2o de e(ergía ' rest"tu'e e(ergía de otra clase% 8e(tro de la &o4&a ce(tr"$uga ocurre este $e(4e(o ' 2ara el c)lculo de su re(d"4"e(to ' ca2ac"dad *a&r)( 4uc*os $actores los cuales 2uede( 4od"$"car los resultados co4o las 2res"o(es la altura de la &o4&a ' 4uc*os 4)s los cuales 2uede( ser calculado 4ed"a(te la ecuac"( de Ber(oull"% E1"ste u(a a4&"g?edad e( la ut"l"zac"( del t6r4"(o &o4&a 'a 3ue ge(eral4e(te es ut"l"zado 2ara re$er"rse a las 4)3u"(as de $lu"do 3ue tra(s$"ere( e(ergía o &o4&ea( $lu"dos "(co42res"&les ' 2or lo ta(to (o altera( la de(s"dad de su $lu"do de tra&a7o a d"$ere(c"a de otras 4)3u"(as co4o lo so( los co42resores cu'o ca42o de a2l"cac"( es la (eu4)t"ca ' (o la *"dr)ul"ca% !ero ta4&"6( es co4=( e(co(trar el t6r4"(o &o4&a 2ara re$er"rse a 4)3u"(as 3ue &o4&ea( otro t"2o de $lu"dos así co4o lo so( las &o4&as de 9acío o las &o4&as de a"re%
1.2.1 REALIAR SUPUESTOS: La ecuac"( de Euler es $u(da4e(tal de(tro de las 4a3u"(as *"dr)ul"cas 'a 3ue es la ecuac"( &)s"cas 2ara el estud"o de &o4&as% Ta4&"6( es 4u' "42orta(te la Ecuac"( de Ber(oull" la cual relac"o(a d"9ersos $actores 3ue "(teract=a( de(tro del co42orta4"e(tos de las &o4&as ce(tr"$ugas ' 4a3u"(as *"dr)ul"cas e(
ge(eral co4o 2or e7e42lo "(cre4e(tar la e(ergía del $lu"do au4e(ta su 2res"( su 9eloc"dad o altura todas ellas relac"o(adas seg=( 2r"(c"2"o de Ber(oull"%
al se su el
1.2.2 DEFINIR VARIABLES: PARTE 2: REVISIÓN ANTECEDENTES:
DE
2.1 ELAVORACION DE UN MARCO TEÓRICO: 2.1.1 REVISION BIBLIOGRAFICA: 2.1.2 EXTRACCIÓN RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN DE INTER!S:
Y LA
Las 4)3u"(as *"dr)ul"cas se clas"$"ca( e( tur&o4)3u"(as ' 4)3u"(as de des2laza4"e(to 2os"t"9o% Las 4)3u"(as de des2laza4"e(to 2os"t"9o ta4&"6( lla4ada 4)3u"(as 9olu46tr"cas el rga(o "(terca4&"ador de e(ergía cede e(ergía al $lu"do o el $lu"do a 6l e( $or4a de e(ergía de 2res"( creada 2or la 9ar"ac"( de 9olu4e( este 2uede 4o9erse ta(to co( 4o9"4"e(to alter(at"9o co4o co( 4o9"4"e(to rotat"9o% Los ca4&"os e( la d"recc"( ' 9alor a&soluto de la 9eloc"dad del $lu"do (o 7uega( 2a2el ese(c"al algu(o% E( las tur&o4)3u"(as de(o4"(adas ta4&"6( 4)3u"(as de corr"e(te el rga(o tra(s4"sor de la e(ergía rodete; se 4ue9e s"e42re co( 4o9"4"e(to rotat"9o los ca4&"os e( la d"recc"( ' 9alor a&soluto de la 9eloc"dad del $lu"do 7uega( u( 2a2el ese(c"al% Las tur&o4)3u"(as ' 4)3u"(as de des2laza4"e(to 2os"t"9o se su&d"9"de( e( 4otoras ' ge(eradoras% Las 2r"4eras a&sor&e( e(ergía del $lu"do ' rest"tu'e( e(ergía 4ec)("ca< 4"e(tras 3ue las
segu(das a&sor&e( e(ergía 4ec)("ca ' rest"tu'e( e(ergía al $lu"do% Las 2artes de u(a &o4&a rad"al de e7e *or"zo(tal so(: @Rodete 3ue g"ra sol"dar"o co( el e7e de la 4)3u"(a ' co(sta de u( c"erto (=4ero de )la&es 3ue "42arte( e(ergía al $lu"do e( $or4a de e(ergía c"(6t"ca ' e(ergía de 2res"(% @Ca7a es2"ral o 9oluta 3ue tra(s$or4a ta4&"6( la e(ergía d"()4"ca e( e(ergía de 2res"( ' recoge ade4)s co( 26rd"das 4í("4as de e(ergía el $lu"do 3ue sale del rodete co(duc"6(dolo *asta la tu&ería de sal"da o tu&ería de "42uls"(% @Tu&o d"$usor tro(coc("co o d"$usor 3ue real"za u(a tercera eta2a de d"$us"( o sea de tras$or4ac"( de e(ergía d"()4"ca e( e(ergía de 2res"(%
FIGURA 1: P"#$%& '% ()" B*+,"
FIGURA 2: R*'%$% '% ()" B*+," C%)$#-(/" E( la deducc"( de la ecuac"( de Euler se su2o(e 3ue todas las 2artículas de $lu"do 3ue e(tra( e( los )la&es su$re( u(a 4"s4a des9"ac"(%
B*+,"&
0%)$#(/"&:
E( las &o4&as ce(trí$ugas la e(ergía se co4u("ca al lí3u"do 2or 4ed"o de )la&es e( 4o9"4"e(tos de rotac"( a d"$ere(c"a de las de des2laza4"e(to 9olu46tr"co o 2os"t"9o rotat"9os de e(gra(a7es tor("llos l&ulos le9as etc%; ' alter(at"9as de 2"st( de 9a2or de acc"( d"recta o 4ec)("cas% Las 9e(ta7as 2r"(c"2ales de las &o4&as ce(trí$ugas so(: caudal co(sta(te 2res"( u("$or4e se(c"llez de co(strucc"( ta4a#o reduc"do &a7o 4a(te("4"e(to ' $le1"&"l"dad de regulac"(% U(o de sus 2ocos "(co(9e("e(tes es la (eces"dad de ce&ado 2re9"o al $u(c"o(a4"e(to 'a 3ue las &o4&as ce(trí$ugas al co(trar"o 3ue las de des2laza4"e(to 2os"t"9o (o so( autoas2"ra(tes%
d"sta(c"a e(tre la c)4ara del c"erre ' el 2r"4er a2o'o cl"e(te $"(al lugar de "(stalac"( de la 2la(ta etc%
2.1.3 CONSTRUCCIÓN MARCO TEÓRICO:
DE
UN
La (o4e(clatura ut"l"zada e( la $"gura a(ter"or ' 2oster"or4e(te e( la ecuac"( de Euler< C, re2rese(ta la 9eloc"dad a&soluta de u(a 2artícula de $lu"do a la e(trada del )la&e C/ re2rese(ta la 9eloc"dad a&soluta de u(a 2artícula de $lu"do a la sal"da del )la&e , re2rese(ta la 9eloc"dad relat"9a de u(a 2artícula de $lu"do a la e(trada del )la&e / re2rese(ta la 9eloc"dad relat"9a de u(a 2artícula de $lu"do a la sal"da del )la&e U, re2rese(ta la 9eloc"dad 2er"$6r"ca de u(a 2artícula de $lu"do a la e(trada del )la&e ' U/ re2rese(ta la 9eloc"dad 2er"$6r"ca de u(a 2artícula de $lu"do a la sal"da del )la&e% >" a2l"ca4os el teore4a de la ca(t"dad de 4o9"4"e(to al )la&e te(e4os 3ue M =Q∗ ρ∗(l 2∗C 2−l 1∗C 1 ) (1)
F"0$*#%& '% &%%00-) '% "& ,*+,"&: E( la selecc"( de &o4&as *a' 3ue te(er e( cue(ta los s"gu"e(tes $actores ,%@Las 2ro2"edades $ís"cas del lí3u"do co4o el 2eso es2ecí$"co te(s"( de 9a2or 9"scos"dad te42eratura sl"dos e( sus2e(s"( etc% /%@El N!> de as2"rac"( e "42uls"( de la 4)3u"(a% .%@8"s2o("&"l"dad de la 2la(ta agua l"42"a a te42eratura a4&"e(te agua cal"e(te 9a2or a &a7a 2res"( "('ecc"( de $ue(te e1ter(a 4eta(ol etc;% %@T"2o ' d"4e(s"o(es de la &o4&a 9eloc"dad d")4etro del e7e ' o ca4"sa del e7e d")4etro "(ter"or de la c)4ara del c"erre lo(g"tud de la c)4ara de c"erre
8e la $"gura a(ter"or se deduce $)c"l4e(te 3ue: l 1 =r 1∗cosα 1
l 2 =r 2∗cosα 2
Luego: M =Q∗ ρ∗(r 2∗C 2∗cosα 2 −r 1∗C 1∗cosα 1 )( 2 )
Este 4o4e(to 4ult"2l"cado 2or la 9eloc"dad a(gular D ser) "gual a la 2ote(c"a 3ue el rodete co4u("ca al $lu"do% !or ta(to:
r 2∗C 2∗cosα 2−r 1∗C 1∗cosα 1 4534 Pu=Q∗ ρ∗ω∗¿ !or otra 2arte s" lla4a4os u a la e(ergía es2ecí$"ca "(terca4&"ada e(tre el rodete ' el $lu"do e( (uestro caso la e(ergía es2ecí$"ca 3ue el rodete de la &o4&a co4u("ca al $lu"do ' G al caudal 4)s"co 3ue atra9"esa el rodete se te(dr): Pu=G∗Yu= G∗ Hu∗g ( 4 )
ρaire =1.29 [
Ade4)s se deduce 3ue: r 1∗ω =U 1
Kg m
3
]
>er):
r 2∗ω =U 2
∆ P= ρaire∗g∗ H =1.29∗9.81∗100
¿ 1265.5 [ Pa ]
C 1∗ cosα 1=Clu C 2∗ cosα 2= C 2 u
Orde(a(do sust"tu'e(do ' s"42l"$"ca(do se o&t"e(e la ecuac"( de Euler ecuac"( 2ara &o4&as 9e(t"ladores ' tur&oco42resores: Yu =U 2∗C 2 u −U 1∗Clu [
altura 4)1"4a 3ue co( $recue(c"a (o s"e42re co"(c"de co( el 2u(to 2ara el caudal +% Esta altura seg=( la ecuac"( de Euler (o de2e(de de la de(s"dad del $lu"do% Así 2or e7e42lo u(a &o4&a de agua 3ue da u(a altura 4)1"4a de ,++ 4; dar) esa 4"s4a altura s" est) lle(a de a"re o lle(a de agua% A*ora &"e( s" la &o4&a est) lle(a de a"re &o4&a desce&ada; el "(cre4e(to de 2res"( creada 2or la &o4&a su2o("e(do e( el a"re la de(s"dad (or4al
J ] Kg
564
E3u"9ale(te a u(a colu4(a de agua de +%,/H 4; 3ue sería la altura 4)1"4a a 3ue su&"ría el agua 2or la tu&ería de as2"rac"(% >" la &o4&a est) lle(a de agua &o4&a ce&ada; el "(cre4e(to de 2res"( creada 2or la &o4&a ser): ∆ P= ρaire∗g∗ H =1000∗ 9.81∗100
¿ 981000 [ Pa ]
C%,"'* '% ()" ,*+,": Las &o4&as rotod"()4"cas (o so( autoce&a(tes% Las &o4&as de 64&olo ' e( ge(eral todas las de des2laza4"e(to 2os"t"9o s" lo so(% El $u(da4e(to de esta d"$ere(c"a de co42orta4"e(to es 3ue e( las 2r"4eras el 2r"(c"2"o de $u(c"o(a4"e(to es la ecuac"( de Euler ' e( las segu(das el 2r"(c"2"o de des2laza4"e(to 2os"t"9o% E( e$ecto las &o4&as rotod"()4"cas $u(c"o(a( a u(as R!M deter4"(ada 2ro2orc"o(a( u(a
E3u"9ale(te a u(a colu4(a de agua de ,++ 4; ' la &o4&a 'a 2odr) as2"rar%
A$(#" 7$- * %%0$-8" '% ()" B*+,": Altura =t"l o altura e$ect"9a 3ue da la &o4&a es la altura 3ue "42arte el rodete o la altura ter"ca u 4e(os las 26rd"das e( el "(ter"or de la &o4&a r "(t
∫ ¿(6 )
H = Hu− Hr ¿
Las 26rd"das 4ec)("cas "(clu'e( las 26rd"das 2or roza4"e(to del e7e co( los co7"(etes acc"o(a4"e(to de au1"l"ares &o4&a de e(gra(a7es 2ara lu&r"cac"( co(trarre9oluc"o(es e(tre otras; ' roza4"e(to de d"sco%
>" a2l"ca4os la ecuac"( de Ber(oull" e( la e(trada ' sal"da de la &o4&a te(e4os: 2
2
Pe Ve Ps Vs + Ze + + H = + Zs + ( 7 ) ρ∗g 2g ρ∗g 2g
P*$%)0-":
8es2e7a(do te(e4os: H =
(
2
Ps Vs + Zs + ρ∗g 2g
)( −
2
Pe Ve + Ze + ρ∗g 2g
)( ) 8
Luego la altura =t"l es la d"$ere(c"a de alturas totales e(tre la e(trada ' la sal"da de la &o4&a% Esta d"$ere(c"a es el "(cre4e(to de altura =t"l 2or la &o4&a al $lu"do% !erd"da: Todas las 26rd"das e( la &o4&a e(tre la e(trada ' la sal"da de 6sta se 2uede( clas"$"car e( tres gru2os: @!6rd"das *"dr)ul"cas !*;% @!6rd"das 9olu46tr"cas !9;% @!6rd"das 4ec)("cas !4;% Las 26rd"das *"dr)ul"cas d"s4"(u'e( la e(ergía es2ec"$"ca =t"l 3ue la &o4&a co4u("ca al $lu"do ' co(s"gu"e(te4e(te la altura =t"l% >o( de dos clases 26rd"das de su2er$"c"e ' 26rd"das de $or4a% Las 26rd"das de su2er$"c"e se 2roduce( 2or el roza4"e(to del $lu"do co( las 2aredes de la &o4&a o de las 2artículas del $lu"do e(tre sí% Las 26rd"das de $or4a se 2roduce( 2or el des2re(d"4"e(to de la ca2a lí4"te e( los ca4&"os de d"recc"( ' e( toda $or4a d"$íc"l al $lu7o% Las 26rd"das 9olu46tr"cas se de(o4"(a( ta4&"6( 26rd"das "(terst"c"ales so( 26rd"das de caudal ' se d"9"de( e( dos clases 26rd"das e1ter"ores ' 26rd"das "(ter"ores%
!a: !ote(c"a de acc"o(a4"e(to 2ote(c"a a&sor&"da 2ote(c"a de $re(o o 2ote(c"a e( el e7e% Los cuatro (o4&res se ut"l"za( e( la 2r)ct"ca% Así e( u( gru2o 4oto@&o4&a 4otor el6ctr"co@&o4&a; !a (o es la 2ote(c"a a&sor&"da de la red s"(o la 2ote(c"a l"&re e( el e7e 2ote(c"a a&sor&"da de la red 4ult"2l"cada 2or el re(d"4"e(to del 4otor el6ctr"co;% !": !ote(c"a "(ter(a 2ote(c"a su4"("strada al rodete "gual a la 2ote(c"a de acc"o(a4"e(to 4e(os las 26rd"das 4ec)("cas% !u: !ote(c"a =t"l "(cre4e(to de 2ote(c"a 3ue e12er"4e(ta el $lu"do e( la &o4&a% La 2ote(c"a de acc"o(a4"e(to t"e(e la s"gu"e(te e12res"( Pa=V ∗ I ∗ηmotorelectrico ( 9) La 2ote(c"a "(ter(a t"e(e la s"gu"e(te e12res"(: Pi = Pa − Pm ( 10 ) La 2ote(c"a e12res"(:
=t"l
t"e(e
Pu = Pi − Pv − P( 11)
O Pu=Q∗∆ P ( 12 )
la
s"gu"e(te
R%)'-+-%)$*: El Re(d"4"e(to "dr)ul"co η=
H (13 ) Hu
El Re(d"4"e(to 9olu46tr"co ηv = Q!til / Q te"rico ( 14 ) El Re(d"4"e(to "(ter(o ηi=
Pu ( 15 ) Pi
El Re(d"4"e(to 4ec)("co Pi ηm = (16 ) Pa El Re(d"4"e(to total ηt = Pu / Pa
5194
Relac"( e(tre los re(d"4"e(tos ηt =ηi∗ηm= η∗η v∗ηm ( 18)
C"8-$"0-) G*;% '% A#-%$% '% ()" B*+,": La Ca9"tac"( es u( $e(4e(o 3ue se 2roduce s"e42re 3ue la 2res"( e( alg=( 2u(to o zo(a de la corr"e(te de u( lí3u"do desc"e(de 2or de&a7o de u( c"erto 9alor 4)1"4o ad4"s"&le% E( otras 2ala&ras la ca9"tac"( se 2roduce cua(do la corr"e(te e( u( 2u(to de u(a estructura o de u(a
4)3u"(a alca(za u(a 2res"( "($er"or a la 2res"( de saturac"( de 9a2or el lí3u"do se e9a2ora ' se or"g"(a e( el "(ter"or del lí3u"do ca9"dades de 9a2or de a*í el (o4&re de ca9"tac"(% Estas ca9"dades o &ur&u7as de 9a2or arrastradas 2or la corr"e(te llega( a zo(as e( 3ue re"(a u(a 2res"( 4u' ele9ada ' allí se 2roduce u(a co(de(sac"( 9"ole(ta del 9a2or% Esta co(de(sac"( del 9a2or a su 9ez 2roduce u(a ele9ac"( local de la 2res"( 3ue 2uede so&re2asar los ,+++ &ar% E( el "(ter"or del $lu"do e1"ste( 2ues zo(as e( 3ue re"(a u( grad"e(te $uerte de 2res"o(es 3ue acelera( las &ur&u7as ' 2roduce( u( "42acto e( el co(tor(o &o4&a ' tur&"(a;% La ca9"tac"( e( las &o4&as 2roduce dos e$ectos 2er7ud"c"ales: d"s4"(uc"( del re(d"4"e(to ' eros"(% La a2ar"c"( de la ca9"tac"( e( las &o4&as est) í(t"4a4e(te relac"o(ada co( el t"2o de &o4&a e( ge(eral el 2el"gro de ca9"tac"( es ta(to 4a'or cua(to 4a'or es el (=4ero es2ecí$"co de re9oluc"o(es; de la "(stalac"( de la &o4&a la altura de sus2e(s"( de la &o4&a o cota del e7e de la &o4&a so&re el ("9el del lí3u"do e( el de2s"to de as2"rac"( de&e ser escog"da cu"dadosa4e(te 2ara e9"tar la ca9"tac"(; ' co( las co(d"c"o(es de ser9"c"o de la &o4&a el caudal de la &o4&a (u(ca de&e e1ceder el 4)1"4o 2er4"s"&le 2ara 3ue (o se 2roduzca la ca9"tac"(;% Altura de as2"rac"( 4)1"4a de la &o4&a N!> 4)1%; lo da la s"gu"e(te e12res"( #P$Hm%&=
Pa− Ps − Hc −∆ H (19 ) ρ∗g
8(de: !a: !res"( a&soluta e( el ("9el su2er"or del de2s"to de as2"rac"(% !s: !res"( de saturac"( del 9a2or del lí3u"do &o4&eado 2ara la te42eratura de &o4&eo%
c: !6rd"das de carga e( la tu&ería de as2"rac"(% : Caída de altura de 2res"( e( el "(ter"or de la &o4&a cu'o 9alor su4"("stra el $a&r"ca(te%
G*;%
'%
"#-%$%:
El gol2e de ar"ete es u( $e(4e(o tra(s"tor"o ' 2or ta(to de r6g"4e( 9ar"a&le e( 3ue la tu&ería 'a (o es ríg"da ' el lí3u"do es co42res"&le% Este $e(4e(o se 2roduce e( los co(ductos al cerrar o a&r"r u(a 9)l9ula ' al 2o(er e( 4arc*a o 2arar u(a 4)3u"(a *"dr)ul"ca o ta4&"6( al d"s4"(u"r &rusca4e(te el caudal% U( caso "42orta(te ocurre e( las ce(trales *"droel6ctr"cas do(de se *a de reduc"r &rusca4e(te el caudal su4"("strado a las tur&"(as *"dr)ul"cas aco2ladas a alter(adores cua(do se a(ula la carga de alter(ador< e( este caso la "(stalac"( de&e 2ro'ectarse de 4a(era 3ue (o se 2roduzca u( gol2e de ar"ete e1ces"9o% El gol2e de ar"ete ge(era so&re2res"( esta so&re2res"( (o 2uede 2roduc"rse e( el arra(3ue de u(a &o4&a 2or3ue la 2res"( 2roduc"da 2or la &o4&a (o 2uede e1ceder el 9alor 4)1"4o 3ue "(d"ca su cur9a característ"ca cur9a @% E( la 2arada de u(a &o4&a se *a de te(er la 2recauc"( de cerrar a(tes la 9)l9ula de "42uls"(% >" esto se *ace a 4a(o el c"erre es le(to la colu4(a de lí3u"do 3ue lle(a la tu&ería se decelera gradual4e(te ' el gol2e de ar"ete (o se 2roduce% El gol2e de ar"ete 2uede 2roduc"rse: @s" se 2ara el 4otor de la &o4&a s"( cerrar 2re9"a4e(te la 9)l9ula de "42uls"(% @s" *a' u( corte "42re9"sto de corr"e(te e( el $u(c"o(a4"e(to de la &o4&a% Los 4ed"os e42leados 2ara reduc"r el gol2e de ar"ete so(: @cerrar le(ta4e(te la 9)l9ula de "42uls"(%
@escoger el d")4etro de la tu&ería de "42uls"( gra(de 2ara 3ue la 9eloc"dad e( la tu&ería sea 2e3ue#a% @"(stalar la &o4&a co( u( 9ola(te 3ue e( caso de corte de la corr"e(te reduzca le(ta4e(te la 9eloc"dad del 4otor ' 2or co(s"gu"e(te la 9eloc"dad del agua e( la tu&ería% @"('ectar a"re co( u( co42resor 2ara 2roduc"r u( 4uelle el)st"co dura(te la so&re2res"(%
PARTE 3: DESARROLLO: 3.1 DESCRIPCIÓN EXPERIMENTO:
DEL
3.1.1 PASOS DEL EXPERIMENTO: A. E(ce(der la Bo4&a B. Jer"$"car el &ue( $u(c"o(a4"e(to del 4ed"dor de 2ote(c"a el6ctr"ca del 4ed"dor de caudal ' del 4ed"dor de 2res"(
C. Med"r la 2ote(c"a el6ctr"ca la 2res"( ' el caudal cua(do la &o4&a tra&a7e e( 9acío%
D. Jar"ar el caudal 4"d"e(do la 2ote(c"a el6ctr"ca la 2res"( ' el caudal este 2roced"4"e(to se real"za oc*o 9eces%
E. O&te(er la 2ote(c"a al $re(o la 2ote(c"a *"dr)ul"ca ' el re(d"4"e(to de la &o4&a%
F. O&te(er las gr)$"cas de la e$"c"e(c"a 9-s 2ote(c"a *"dr)ul"ca ' altura de la &o4&a 9-s caudal%
3.1.2 UTILIADOS:
Bo4&a
INSTRUMENTOS
Med"dor de 2res"( Rot)4etro Med"dor de caudal Cro(4etro
3.2 RECOLECCIÓN Y CÁLCULO DE DATOS: 3.2.1 DATOS MEDIDOS: MEDIDAS 1 2 3 # 5 6 !
Pe Q [mm3/s] [mmHO2] 0,00066 -550 0,00063 -500 0,0006 -#60 0,0005 -##0 0,00053 -#20 0,0005 -#00 0,000#5 -360 0,000# -300
3.2.2 DATOS CALCULADOS:
Ps[psi] 1 16 1# 13 12 10 " !
RPM 2015 1"63 1"15 1#0 1!2" 1625 1502 33"
AMP 2,!5 2,6!# 2,#52 2,256 1,#! 1,!36 1,6## 1,3!3
[V] 22!,3 22!,2 226,! 226, 226," 226," 226," 22,3
T[°C] 1! 1! 1! 1! 1! 1! 1! 1!
ut"l"zada e( el la&orator"o 2ara e9aluar su $u(c"o(a4"e(to a tra96s de la 4ed"c"( ' c)lculos de 9olta7e corr"e(te 2res"( ' caudal co( lo cual 2ode4os ase9erar los co(oc"4"e(tos ter"cos co4o 3ue las d"$ere(tes clases de &o4&as se de$"(e( de acuerdo co( el d"se#o del rodete el 3ue 2uede ser 2ara $lu7o rad"al o a1"al lo cual es deter4"(a(te al 4o4e(to de ser e42leadas e( s"ste4as 3ue re3u"era( u(a &o4&a *"dr)ul"ca% U(a &o4&a ce(trí$uga es u( t"2o de &o4&a *"dr)ul"ca 3ue tra(s$or4a la e(ergía 4ec)("ca de u( "42ulsor rotator"o e( e(ergía c"(6t"ca ' 2ote(c"al% Au(3ue la $uerza ce(trí$uga 2roduc"da de2e(de ta(to de la 9eloc"dad e( la de la de(s"dad del lí3u"do la e(ergía 3ue se a2l"ca 2or u("dad de 4asa del lí3u"do es "(de2e(d"e(te de la de(s"dad del lí3u"do%
PARTE <: CONCLUSIONES Y PROYECCIONES: <.1 CONCLUSIONES: 8e la 2rese(te e12er"e(c"a 2ode4os a(al"zar c4o $u(c"o(a la &o4&a *"dr)ul"ca ta(to e( la d"$ere(c"a de 2res"( 3ue ge(era la succ"( del $lu"do co4o as2ectos 4)s detallados e( el 4arco ter"co co( lo cual 2o(e4os e( 2r)ct"ca el uso ' $u(c"o(a4"e(to de este Kd"s2os"t"9o el cual es de gra( ut"l"dad e( d"9ersos as2ectos de la 4ec)("ca de $lu"dos e *"dr)ul"ca e( ge(eral% E( esta e12er"e(c"a co(segu"4os deter4"(ar el re(d"4"e(to de la &o4&a
Cua(do au4e(ta el caudal la altura de 2res"( o 26rd"da de carga de la &o4&a d"s4"(u'e% Co42ro&a(do 3ue au4e(ta su re(d"4"e(to al au4e(tar su caudal
REFERENCIAS: Mata"1 Claud"o KMec)("ca de Flu"dos ' M)3u"(as "dr)ul"cas / Ed"c"( Ed"tor"al del Cast"llo% >%F%;Bo4&a
Ce(tr"$uga
Recu2erado el 5 de Marzo del /+,0% N%8%; *tt2s:--es%D""2ed"a%org-D""-Bo4 &ace(trPC.PA8$uga >%F%;Bo4&a
Ce(tr"$uga
8e$"("c"( Recu2erado el 5 de Marzo del /+,0% N%8%;
*tt2:--DDD%acade4"a%edu-Q+,55 ,-BOMBACENTR PC.PQ8FUGA8EFINICI PC.PH.NLasBo4&asce(tr PC.PA8$ugasta4&" PC.PAH(lla4adasRotod"( PC.PA,4"cas
