UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION DEPARTAMENTO DE HIDRAULICA Y MEDIO AMBIENTE ASIGNATURA SANITARIA I LABORATORIO Nº 5 USO Y APLICACION DE LA LEYES DE AFINIDAD DE BOMBAS
DOCENTE: ING. SILVIO CASTILLO ALUMNOS PARTICIPANTES: CLAUDIA PATRICIA SOLANO VARGAS JUSTO PASTOR PAIZ ALTAMIRANO JOSE MANUEL PADILLA ORTIZ RONNY PARRALES URBINA BELKA MAJOURIE RODRIGUEZ RUGAMA JOEL ISAIAS ANGULO ROCHA
GRUPO:IC-51N
MANAGUA, 31 DE JULIO DEL 2015.
USO Y APLICACIÓN DE LAS LEYES DE AFINIDAD DE BOMBAS LABORATORIO Nº 5
CONTENIDO
INTRODUCCION OBJETIVOS EQUIPOS Y MATERIALES A UTILIZAR DESCRIPCION DEL EQUIPO FUNDAMENTO TEORICO ANEXO EJERCICIOS-GRAFICAS
INTRODUCCION: Existen dos tipos de categorías principales en lasas bombas; las bombas de desplazamiento positivo y las bombas roto dinámicas. Las bombas de desplazamiento positivo consiste en un pistón que se mueve dentro de cilindro donde el volumen fijo de fluido es forzado de una cámara a otra, son similares las bombas de vapor, las de estribos y cilindros hidráulicos. Las bombas roto dinámica o simplemente dinámica dan momento a un fluido que esto provoca que este se desplace hacia la cámara de salida o descarga, las similares son las turbinas y las centrifugas. Con las aplicaciones del análisis dimensional en la práctica de ingeniería con las variables de funcionamiento de mayor interés en una bomba son la potencia consumida, la energía por unidad de peso comunicada al fluido y el rendimiento, las variables mencionadas se pueden englobar con la siguiente categoría: ⇒ Propiedades del fluido; densidad ƿ y viscosidad μ. ⇒Características del fluido a través de la bomba, caudal Q. ⇒Características de la propia maquinaria: velocidad de giro ω, diámetro característico D y rugosidad absoluta del material Ɛ.
OBJETIVOS: 1.-Conocer las variables matemáticas involucradas en el rendimiento de los tipos de bombas centrifugas y axial. 2.-Investigar el uso de las leyes de afinidad en la predicción de las características de carga-caudal.
3.-Conocer las variables involucradas tales como: Capacidad, Carga total, Velocidad, Diámetro y Potencia. 4.-observar y tomar nota de las distintas demostraciones de la bomba FM50, principalmente de los resultados computarizados
GENERALIDADES: El rendimiento consiste en la relación entre potencia útil y la potencia de freno, esta es suministrada por los fabricantes la cual se considera las pérdidas por fuga (rendimiento volumétrico) y por rozamiento (fricción) en los ejes y cara del impulsor. La relación matemática entre varias variables involucradas en el rendimiento de las bombas. Es de mucha utilidad disponer de una solución matemática que nos permita hacer suposiciones sobre las caracterices de funcionamiento de una bomba a una velocidad, impulsor y tamaño determinado a partir de los resultados experimentales tomados de otra bomba con condiciones de operación diferentes con estos conocimientos se puede seleccionar una bomba para un sistema determinado y saber su rendimiento rango de velocidad a las que puede funcionar. Las relaciones entre velocidad, presión de descarga y potencia de entrada de la bomba permiten predecir el rendimiento de una bomba a una velocidad que no sea las características.
EQUIPO Y MATERIALES A UTILIZAR ⇒FM50 (unidad de demostración de una bomba centrifuga)
⇒Dispositivo interfaz LFD7 ⇒Computadora compatible con el software FM50-304
DESCRIPCION DEL EQUIPO En la práctica de este experimento en la máquina, FM50 que es una bomba centrifuga, con las características idóneas con las aplicaciones más adecuadas en la que el líquido no contiene residuos, cambio de cabeza relativamente pequeño y una capacidad de operación y rango estrecho de capacidad necesaria. Con la bomba centrifuga que es la maquina más empleada para mover liquido de un lugar a otro. Con la FM50 se puede: ⇒Demostrar de una bomba centrifuga de agua de una sola etapa en operación. ⇒Medición de la velocidad y producción de las curvas características como: ʘ Carga total de la bomba. ʘ potencia de entrada del motor. ʘ Velocidad del impulsor. ʘ Eficiencia total ⇒Introducción a las leyes de la velocidad. ⇒Investigación de tipo de impulsor. ⇒Comparación de los cálculos con los resultados computarizados.
FUNDAMENTOS TEORICOS
A una sola curva se puede reducir las múltiples características de la bomba sobre ejes dimensionales con el uso de grupo adimensionales adecuados en el esto tiene que ver la viscosidad del fluido en el rendimiento de la bomba sea pequeño y no ocurre cavitación, las características de un determinado tipo y forma de la bomba puede ser representado por: gHt Ƞ2 D 2
Q = ʃ ȠD 2
(1)
Donde Ƞ = Velocidad de la bomba (rpm, Hz) D = Diámetro del impulsor (m) Con lo antes dicho, para una sola Curva del tipo sugerido por una ecuación para representar más de una condición de funcionamiento de un tipo particular de bomba, es decir que todas las velocidades del fluido en los puntos correspondiente dentro de la bomba están en la misma dirección y son proporcionales a la velocidades del impulsor. Con las ecuaciones vista antes son la base de la cual se derivan las leyes de afinidad de bombas con estas leyes permiten predecir con bastante precisión y para fines prácticos, el funcionamiento de bomba geométricamente similares pero se diferencia tamaños y velocidades. Las leyes de afinidad son las siguiente, esta mencionadas en los Objetivos;
Coeficiente de potencia P
P = PȠ 3 D3 Coeficiente de flujo
(2)
Q
Ø = ȠD 3
(3)
Coeficiente de carga Ѱ=
gHt Ƞ2 D 2
(4)
Con estas leyes se puede calcular el Caudal Q, la Carga Ѱ y la Potencia P, de una bomba cuando el tamaño, velocidad rotacional ω y la Densidad ƿ del flujo varían. Con las siguientes formulas se derivan de las condiciones anteriores y permiten calcular la Carga total Ѱ y la Potencia P a una velocidad Ƞ1, las cuales se deducen a partir de parámetros medidos a una velocidad diferentes Q1 Q2
=
Ƞ1 Ƞ2
Ht 1 Ht 2
2
Pm 1 Pm 2
Ƞ1 = Ƞ22
Ƞ2
. 2
=
Ƞ1 2 Ƞ2
La relación entre dos bombas geométricamente similares es D1 y D2
operando a velocidades
Ƞ1 y Ƞ2
para cualquier
2 2 par de punto en los que las velocidades de ( gH /Ƞ D ) y (
Q/ hD 3 ) son los mismo se deduce que H2
Q2
=
=
Ƞ2 Ƞ1
2
D2 D1
2
( )( ) Q1
Ƞ2 D2 Ƞ1 D1
(5) 3
( )
Estos se denominan puntos correspondientes. Cuando la velocidad cambia y el diámetro del impulsor permanece constante.
Flujo potencia
Velocidad Velocidad
Presion
Velocidad
ANEXO EJERCICIO-GRAFICOS
