15
Caudal [m3/min]
Altura [m]
Turbomáquinas y plantas de fuerza
"Bomba Centrífuga"
Profesor: Jaime Espinoza
Integrantes: Samantha Adille
Viviana Mardones
Alexis Muñoz
Grupo: 1
Fecha: 20/11/14
Índice
Objetivos 2
Nomenclatura y formulas usadas 2
Características del Equipo 4
Esquema de Instalación 5
Aplicación y otras Características del Equipo 5
Introducción 7
Desarrollo 8
Descripción del Procedimiento 8
Tabla de Valores Medidos 8
Tablas de Valores Calculados 10
Gráficos 11
Conclusión 14
Preguntas 15
Objetivos
Conocer el funcionamiento de una bomba centrífuga a través de sus curvas características.
Obtener el rango óptimo de funcionamiento.
Procedimientos de puesta en marcha.
Comprobar ley de afinidad. Ensayo con variación de revoluciones.
Nomenclatura y formulas usadas
Ps = presión de succión (bar)
Pd = presión de descarga (bar)
n = revoluciones de la bomba (min-1)
Q = caudal con estanque
z = altura que sube el nivel del estanque (50 mm)
t = tiempo que demora z.
V = voltaje suministrado al motor eléctrico.
I = intensidad de la corriente suministrada al motor.
Caudal (con estanque):
Q=A* z t [m3s]
Dónde: A = Área del estanque (5,06) [m2]
Δz= altura del nivel [m]
Δt= tiempo [s]
Altura de elevación:
H=Pd-Psρ*g+cd2-cs22g+(zd-zs) [m]
Dónde: Ds = 0,078 (m) tubería succión
Dd = 0,064 (m) tubería descarga
Zd = posición manómetro descarga m
Zs = posición vacuómetro succión m
Nota: Son presiones manométricas, o sea es Pd - (- Ps) = Pd + Ps
Potencia hidráulica:
PH=Q*γ*H*10-3
Con: V = caudal m3/s
γ = peso específico agua (N/m3) = 9793
H = altura de elevación.
Potencia eléctrica:
PELI = V* I [Watt]
Eficiencia global de la bomba:
ηB=PHPELI [-]
Otros datos a considerar: β1=145°
β2=155°
ηm=0,90
Características del Equipo
Bomba Centrífuga
Marca: VOGT (CHILE) Modelo 626
Etapas: 1
Rodetes: 1) 180 mm diám.(Rodete empleado)
2) 170 mm diám.
3) 160 mm diám.
4) 150 mm diám.
5) 140 mm diám.
6) 130 mm diám.
Imagen1.- Bomba CentrífugaImagen1.- Bomba CentrífugaRevoluciones: Rodetes 1,3 y 5 a 1450 [min-1]
Rodete 1,2,3,4,5 y 6 a 2900 [min-1]
Imagen1.- Bomba Centrífuga
Imagen1.- Bomba Centrífuga
Motor eléctrico
Marca: Conts
Tipo: Corriente continua
Potencia: 11 kW
Revoluciones: 3000 min-1 máx.
Amperes: 39,5 A
Figura 2.- Motor eléctrico de CC.Figura 2.- Motor eléctrico de CC.Voltaje: 220 V
Figura 2.- Motor eléctrico de CC.
Figura 2.- Motor eléctrico de CC.
Esquema de Instalación
Aplicación y otras Características del Equipo
Esta bomba, es una bomba centrífuga unicelular horizontal, de aspiración axial e impulsión radial, construida en sus dimensiones principales según norma DIN 24255. Con bridas de succión y descarga para presión nominal PN-10, normalizadas de acuerdo a DIN 2532.
Aplicaciones
Dentro de las aplicaciones para este tipo de bomba, se encuentran:
Abastecimiento de Aguas Industriales y Municipales
Riegos Tecnificados por Goteo y por Aspersión
Sistemas de Presurización
Sistemas Contra Incendio
Sistemas de Calefacción
Sistemas de Refrigeración
Plantas de Tratamiento de Aguas
Características:
Son equipos diseñados con impulsor cerrado, sello mecánico monoresorte, rodamientos auto-lubricados y con el sistema Back- Pull- Out que permite su mantención sin perder el alineamiento entre bomba y el motor.
Adecuadas para el bombeo de fluidos limpios o ligeramente abrasivos; sin abrasivos ni partículas sólidas en suspensión.
Caudal Máximo
Hasta 700 m³/h
Altura Máxima
Hasta 100 m.c.a.
Tamaño de Descarga
DN 25 hasta DN 150
Presión Máxima
Hasta 10 Bar
Presión de Succión
Hasta 1 Bar
Velocidad de Giro
Hasta 2900 rpm
Temperatura
Hasta 100ºC
Densidad
Hasta 2 kg/dm³
Tabla A.- Limites de operación de la bomba Vogt.
Introducción
Una bomba hidráulica es una máquina generadora que transforma energía eléctrica, en energía hidráulica de movimiento al empujar un fluido incompresible. El objeto del bombeo es transportar un fluido de un punto a otro, generalmente entre dos puntos con distinta elevación o altura, o también se puede utilizar para elevar la presión de un fluido o su respectiva velocidad con que se mueve respecto a una tubería.
Transportar fluidos hoy en día es una operación de suma importancia dentro de la industria en general, principalmente la minería y agricultura, por este motivo es necesario conocer y familiarizarse con el funcionamiento, selección óptima de la máquina y la correcta operación de esto para tener un óptimo o deseado desempeño.
Existen diversos factores dentro de lo que debe manejarse a la hora de seleccionar una bomba y sus condiciones de trabajo, algunos aspectos relevantes son: elevación, presión, eficiencia, potencia hidráulica deseada, etc. En este caso se trabajará con una bomba centrifuga, la cual posee un elemento (rodete) rotativo con una geometría establecida, que logra atrapar el fluido para posteriormente impulsar este aumentando su presión. Un ensayo de este tipo de bomba nos permitirá conocer sus curvas características, y con ello determinar el punto de operación optima del sistema, además de familiarizarnos con los conceptos de altura de succión, altura de descarga, y tener una idea de las eficiencias de estas máquinas.
Desarrollo
Descripción del Procedimiento
Ensayo 1: Estrangulación en la descarga
Tomando como parámetro la velocidad de rotación de la bomba, debe variarse el caudal y la altura de elevación por medio de la válvula de estrangulación a la salida (descarga).
Ensayo 2: Variación de revoluciones
Variar las revoluciones de la bomba (desde 3000 rpm hasta 1750 rpm con incrementos de 200 rpm) para una posición fija de la válvula de descarga.
Tabla de Valores Medidos
ENSAYO 1
Posición
RPM
Tensión [V]
Corriente [A]
Caudal [m3/min]
Presión de descarga [Bar]
Presión de succión [Bar]
Abierto
1450
103
22
0,49
0,28
0,44
9
1450
101,9
21
0,46
0,37
0,42
8
1450
101,3
20
0,31
0,49
0,39
7
1450
101,5
19
0,23
0,55
0,37
6
1450
101,3
19
0,21
0,57
0,36
5
1450
101,5
19
0,19
0,58
0,36
4
1450
102
18
0,14
0,6
0,36
3
1450
101,6
18
0,12
0,6
0,35
2
1450
101,2
18
0,1
0,6
0,35
Cerrado
1450
99,9
17
0
0,59
0,34
Tabla 1: Ensayo 1 a 1450 Rpm
Posición
RPM
Tensión [V]
Corriente [A]
Caudal [m3/min]
Presión de descarga [Bar]
Presión de succión [Bar]
Abierto
2200
155,4
28
1,01
0,7
0,64
9
2200
154,4
27
0,91
0,83
0,61
8
2200
154,7
26
0,74
1,12
0,55
7
2200
153,9
25
0,68
1,37
0,5
6
2200
152,3
23
0,46
1,63
0,43
5
2200
152,4
22
0,34
1,79
0,39
4
2200
151,9
21
0,18
1,87
0,36
3
2200
152,3
21
0,13
1,89
0,36
2
2200
151,9
19
0,04
1,93
0,35
Cerrado
2200
151,5
18
0
1,92
0,34
Tabla 2: Ensayo 1 a 2200 Rpm
Posición
RPM
Tensión [V]
Corriente [A]
Caudal [m3/min]
Presión de descarga [Bar]
Presión de succión [Bar]
Abierto
2850
198,4
40
1,19
0,95
0,85
9
2850
197,4
39
1,18
1,47
0,78
8
2850
198,1
38
1,08
1,91
0,73
7
2850
196,6
36
0,92
2,43
0,62
6
2850
196,7
34
0,77
2,65
0,58
5
2850
197,5
35
0,74
2,79
0,54
4
2850
196,2
33
0,65
2,99
0,49
3
2850
195,7
33
0,5
3,13
0,44
2
2850
194,8
32
0,44
3,22
0,41
Cerrado
2850
193,2
30
0
3,43
0,34
Tabla 3: Ensayo 1 a 2850 Rpm
ENSAYO 2
Posición
RPM
Tensión [V]
Corriente [A]
Caudal [m3/min]
Presión de descarga [Bar]
Presión de succión [Bar]
Semicerrada
1750
121,73
16,1
0,42
0,87
0,41
Semicerrada
2000
137,25
20,6
0,51
1,19
0,44
Semicerrada
2200
152,08
25
0,59
1,51
0,46
Semicerrada
2400
165,58
34
0,63
1,83
0,49
Semicerrada
2600
179,6
39
0,72
2,18
0,52
Semicerrada
2800
194,83
44
0,78
2,61
0,55
Semicerrada
3000
208,17
52
0,86
3,04
0,59
Tabla 4: Ensayo 2 con Variación de Rpm
Tablas de Valores Calculados
ENSAYO 1
Altura [m]
Potencia Hidraúlica [KW]
Potencia Eléctrica [KW]
Eficiencia
Caudal [m3/hr]
7,2
0,576
2,266
25,41
29,4
7,9
0,593
2,140
27,72
27,6
8,8
0,445
2,026
21,98
18,6
9,2
0,345
1,929
17,91
13,8
9,3
0,319
1,925
16,56
12,6
9,4
0,292
1,929
15,12
11,4
9,6
0,219
1,836
11,95
8,4
9,5
0,186
1,829
10,17
7,2
9,5
0,155
1,822
8,51
6
9,3
0,000
1,698
0,00
0
Tabla 5: Valor Calculado a 1750 Rpm
Altura [m]
Potencia Hidraúlica [KW]
Potencia Eléctrica [KW]
Eficiencia
Caudal [m3/hr]
13,4
2,209
4,351
50,77
60,6
14,4
2,139
4,169
51,30
54,6
16,7
2,017
4,022
50,15
44,4
18,7
2,075
3,848
53,94
40,8
20,6
1,547
3,503
44,15
27,6
21,8
1,210
3,353
36,08
20,4
22,3
0,655
3,190
20,54
10,8
22,5
0,477
3,198
14,93
7,8
22,8
0,149
2,886
5,16
2,4
22,6
0,000
2,727
0,00
0
Tabla 6: Valor Calculado a 2200 Rpm
Altura [m]
Potencia Hidraúlica [KW]
Potencia Eléctrica [KW]
Eficiencia
Caudal [m3/hr]
18
3,496
7,936
44,05
71,4
22,5
4,333
7,699
56,29
70,8
26,4
4,654
7,528
61,82
64,8
30,5
4,580
7,078
64,71
55,2
32,3
4,059
6,688
60,70
46,2
33,3
4,022
6,913
58,18
44,4
34,8
3,692
6,475
57,02
39
35,7
2,913
6,458
45,11
30
36,3
2,607
6,234
41,82
26,4
37,7
0,000
5,796
0,00
0
Tabla 7: Valor Calculado a 2850 Rpm
ENSAYO 2
Altura [m]
Potencia Hidraúlica [KW]
Potencia Eléctrica [KW]
Eficiencia
Caudal [m3/hr]
12,8
0,877
1,960
44,77
25,2
16,3
1,357
2,827
47,99
30,6
19,7
1,897
3,802
49,90
35,4
23,2
2,386
5,630
42,37
37,8
27
3,173
7,004
45,30
43,2
31,6
4,023
8,573
46,93
46,8
36,3
5,095
10,825
47,07
51,6
Tabla 8: Valores Calculados con Variación de Rpm
Gráficos
ENSAYO 1
Gráfico 1: Altura v/s Caudal.
Gráfico 2: P. Hidráulica v/s Caudal.
Gráfico 3: Eficiencia v/s Caudal.
Gráfico 4: Curvas Isoeficiencia e Isopotencia.
Gráfico 5: Curva de Consumidor para 2900 Rpm
ENSAYO 2
Gráfico 6: Puntos de Operación con Variación de Rpm
Conclusión
En este laboratorio pudimos obtener y graficar las curvas características de una bomba centrífuga Vogt 626, además se puede obtener eficiencias, alturas de elevación, potencia hidráulica y potencia eléctrica para cada caudal medido. Con estas curvas podemos tener una idea real del comportamiento del equipo variando ciertos parámetros y poder saber con cercanía las condiciones óptimas de operación. También se puede comprobar que no siempre es llegar y utilizar los datos del fabricante, debido a que al observar la curva característica entregada por el fabricante con sus respectivas eficiencias, y luego contrastándolas con el gráfico obtenido a partir de las mediciones obtenidas se aprecia que para caudales iguales se obtienen rendimientos totalmente distintos, esto tiene relación con que los ensayos donde se obtienen estas curvas son en condiciones ideales, y distintas a las que se trabajó, principalmente la presión ambiental, la altura donde se encuentra la bomba, las pérdidas por roce, etc. Por lo general nunca se trabaja en las condiciones entregadas por el fabricante por lo cual es de vital importancia tener nociones de las curvas reales de operación.
Los datos difieren además por qué que el equipo utilizado no es nuevo, puede tener pérdidas, corrosiones, y haber sufrido cavitación en otros ensayos, lo que finalmente deteriora el equipo y produce poca fiabilidad en los datos obtenidos para la comparación con los datos que entrega el fabricante.
Preguntas
Si la bomba está trabajando con el impulsor de 180 mm y suministra 700 ltrs/min, cuanto es el % de ahorro en potencia si en vez de estrangular para suministrar 300 ltrs/min se cambian las rpm (evalúelo con los resultados del ensayo):
Para suministrar 0,7 [m3/min] a 2850 rpm la bomba ocupa 4 [KW] de potencia hidráulica, si se estrangula para llegar a 0,3 [m3/min] la bomba ocupa 2 [KW], mientras que si se disminuyen las RPMs a 2200 y obtener los mismos a 0,3 [m3/min] , el gasto es de solo 1[KW], lo que genera un ahorro de 1 [KW], en otras palabras disminuir las RPMs para obtener un flujo menor de agua genera un ahorro de un 50% versus a trabajar a las mismas RPMs estrangulando el flujo.
Cambiar el impulsor de 180 mm por otro de 140 mm, equivale a disminuir las rpm desde las 2900 originales a:
a) 2850
b) 2577
c) 2255
d) 2050
D1D2=n1n2
180 [mm]140 [mm]=2900 rpmn2
n2=2255,56 rpm
Potencia hidráulica v/s Caudal
Caudal [m3/min]
Potencia Hidráulica [KW]
Altura v/s Caudal
Caudal [m3/min]
Altura [m]
Eficiencia v/s Caudal
Caudal [m3/min]
Eficiencia [%]
