Laboratorio de Mecánica de Fluidos I "Bombas Homologas" Loayza Romero Juan Carlos Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción (FIMCP) Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL) Guayaquil - Ecuador
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Resumen La presente práctica estuvo ligada al estudio de 2 bombas semejantes, para ello definiremos un modelo y un prototipo. Las del flujo para un modelo de ensayo son completamente semejantes a las del prototipo sin coinciden sus valores de todos los parámetros adimensionales correspondientes correspondientes en el modelo y en en el prototipo. En esta parte hacemos hacemos la observación observación y anotaremos los datos arrojados por la bomba prototipo, variando el caudal, con esto también varia la presión en la entrada y salida del la bomba prototipo, con los resultados obtenidos se hizo un análisis para comprobar la similitud entre las bombas prototipo y modelo. Palabras clave: Caudal, Parámetros adimensionales.
Abstract
This practice was linked to the study of two similar pumps, for it will define a model and a prototype. The flow for a model test is completely similar to the prototype without match values of all relevant dimensionless parameters in the model and in the prototype. In this section we write down the observation and the data obtained from the prototype pump, varying the flow rate, with this also varies the pressure in the inlet and outlet out let of the pump prototype, with the results analysis was performed to check the similarity between the prototype and model pumps. pumps. Keywords: flow, dimensionless parameters.
Introducción
5. Se forman los grupos Pi agregando una variable dependiente. dependiente. 6. Se escribe la función adimensional resultante.
El análisis adimensional realizado cumple el Teorema Pi de Buckingham el cual nos permite hacer una reducción de variables a k=n-m para simplificar el análisis a realizar, para estoy Buckingham propone una serie de pasos a seguir: 1. Hacer una lista de n Variables que aparecen en el problema 2. Escriba las dimensiones de cada variable 3. Determinar m y n para saber el número de grupos Pi. 4. Se selecciona n variables independientes.
Esta reducción de variables nos permite analizar con más facilidad el sistema. Para que un modelo sea semejante a un prototipo todos los valores de los parámetros debe coincidir. Por ser difícil conseguir semejanza se habla de tipos en particular de semejanza, siendo las más comunes la geométrica, cinemática, dinámica y térmica. Considerándolas cada uno por separado.
Siendo las más importantes: Semejanza Geométrica
Un modelo y un prototipo son geométricamente semejantes is y sólo si todas las dimensiones espaciales en las tres coordenadas tienen la misma relación de escala lineal. En la semejanza geométrica todos los ángulos se conservan. Todas las direcciones del flujo se conservan. La orientación del modelo y del prototipo con respecto a los objetos de los alrededores deben ser idénticos. Semejanza Cinemática
Los movimientos de los dos sistemas son cinemáticamente semejantes si partículas homologas alcanzan puntos homólogos en instantes homólogos. Semejanza Dinámica Existe semejanza Dinámica cuando un modelo y un prototipo tienen la misma relación de escala de longitudes, la misma relación de escala de tiempos y la misma relación de escala de fuerzas. Siendo esta semejanza el primer requisito para que exista similitud entre un modelo y un prototipo.
Procedimiento Experimental
Para empezar tomamos datos de la bomba modelo, aunque esto no tiene mucha relevancia. 1) Pusimos las válvulas en la posición de trabajo de la bomba N1. 2) Incrementamos lentamente la velocidad de la bomba N1 de 0 a 1500 rpm 3) Regulamos el caudal mediante la válvula de descarga, cuando variábamos el caudal controlábamos que la velocidad se mantenía constante. Tomamos lectura de: caudal, cabezal de succión y descarga en cada posición de la válvula. 4) Poner la válvula en posición de trabajo para la bomba N2 y apagamos la bomba N1. 5) Incrementamos lentamente la velocidad de la bomba N2 de o a 2000 rpm. 6) El caudal de regula mediante la válvula de descarga y para cada posición de esta, controle que la velocidad se mantiene constante. Tomar lectura de: caudal, cabezal de succión y descarga en cada posición de la válvula.
Equipos e Instrumentación
Utilizaremos dos bombas centrifugas homologas que operan en un circuito cerrado. Conectadas en serie o en paralelo esto depende del estudio a realizar. La bomba N1 tiene un rango de velocidades de 0 a 1500 rpm y la bomba N2 es reversible, es decir puede trabajar como bomba o como turbina y tiene un rango de 0 a 2000 rpm, esta bomba N2 será considerada bomba MODELO.
Resultados
Para la bomba N2 en cada posición de la válvula descarga calcular: Cabezal Total Potencia Hidráulica
Siendo:
Conclusiones y Recomendaciones
m= flujo másico (Kg/s) g= gravedad (m/ )
Potencia Mecánica
Eficiencia
Usando los resultados de la bomba N2 y mediante los grupos adimensionales, se estimó los parámetros , Q, para la bomba N1, La cual trabaja a 1500 rpm, donde ρ es la densidad del agua para cada bomba. Diámetro de rotor Bomba N1 1:400 mm Diámetro de rotor Bomba N2 2:101 mm Presentaremos la gráfica de Cabezal vs Caudal en Anexos. Análisis de Resultados
Las gráfica obtenidas muestran nos podemos dar cuenta que existe una semejanza entre las bombas, al observar la gráfica hecha con los datos experimentales y la gráfica hecha con el análisis adimensional nos damos cuenta que existe la misma relación. Las diferencia entre las gráficas es porque el experimento nunca va a ser perfecto ya que es realizado por humanos además existe perdidas por fricción, las cuales no son consideradas en el análisis adimensional realizado.
Entonces podemos decir que estas bombas son semejantes.
Esta práctica ha sido muy útil en el área de la construcción de bombas, donde se estudia un prototipo para poder realizar n modelos. Con el paso del tiempo y las investigaciones, se ha mejorado el diseño de bombas, por lo que con el análisis seleccionamos el modelo adecuados para invertir menos potencia al motor del transporte y así no tener que vencer una gran fuerza de arrastre.
Como recomendación principal sería mejorar revisar bien el sistema o maquina a realizar la práctica, ya que tendremos menos error al realizar las gráficas que se nos piden.
