UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD INGENIERÍA MECÁNICA
BOMBA CENTRIFUGA”
“
CURSO:
MN232 - TURBOMAQUINAS I
SECCION:
A
PROFESOR: Ing. ESPINOZA ESCRIBA Juan
INTEGRANTES: CARHUAZ VÁSQUEZ Diego Alexander
20142091K
LOPEZ CORDOVA Jaime Steve
20142097I
LAZO HUAYNATES Francis Nicols
20114127D
YARIN ACHACHAGUA Anwar Julio
20125023K
2017-2
CAPITULO I: FUNDAMENTO TEORICO BOMBA CENTRIFUGA Una bomba centrifuga es una máquina que convierte la potencia de entrada (rotativa, motor) en energía cinética en el fluido por medio de un mecanismo giratorio, el impulsor. El principal fenómeno físico de transferencia de energía es el efecto centrífugo ejercido sobre el fluido. Adicionalmente, el efecto de la forma de la voluta o carcaza sobre el fluido es la transformación de energía (de cabeza de velocidad a cabeza de presión) por el fenómeno de continuidad, también contribuye al aumento del nivel energético del fluido en la descarga de la bomba (Fig. 1).
Fig. 1 Arreglo Impulsor-Voluta.
El nivel energético del fluido en cualquier punto (*) está dado por la expresión:
Considerando que la bomba transfiere energía al fluido, se puede hacer un balance energético entre la succión y la descarga de la bomba; puntos 1 y 2, respectivamente (Fig.2).
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Fig. 2 Balance energético de la bomba.
La energía entregada por la bomba al fluido, despreciando la transferencia de calor y el trabajo viscoso está dada por H, (en términos de cabeza). Dado que existen perdidas internas en las bombas de tipo hidráulica, volumétrica y mecánica; cobra sentido definir la eficiencia de la bomba. En función de la potencia transferida al fluido y la potencia entregada a la bomba por el eje del motor, se define la eficiencia así:
El movimiento del impulsor genera una baja presión en la succión de la bomba, lo cual hace que el fluido se mueva hacia el ojo del impulsor.Los fabricantes de bombas proveen las curvas características de la bomba, las cuales muestran la cabeza, la eficiencia, potencia y NPSH-R, versus el caudal manejado por la bomba.
Fig. 3 Curvas características de la bomba.
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CARACTERISTICAS La característica principal es la de convertir la energía de una fuente de movimiento primero en velocidad y después en energía de presión. Existen bombas centrifugas de una o varias etapas. En las bombas de una etapa se puede alcanzar presiones de hasta 5 atm. Y va aumentando según el número de etapas. La bombas centrifugas sirven para el transporte de líquidos que contengan sólidos en suspensión pero poco viscosos. Su cauda es constante y elevado, tienen bajo mantenimiento. Presenta un rendimiento elevado.
PARTES CARCASA: Es la parte exterior protectora de la bomba y cumple la función de convertir la energía de velocidad impartida al líquido por el impulsor en energía de presión. Esto se lleva a cabo mediante reducción de velocidad por un aumento gradual de área. IMPULSORES: Es el corazón de la bomba centrifuga. Recibe el líquido y le imparte una velocidad de la cual depende la carga producida por la bomba. FLECHA: Es el eje de todos los elementos que giran en la bomba centrifuga, transmitiendo además el movimiento que imparte la flecha del motor.
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CAPITULO2: CALCULOS – DIMENSIONAMIENTO Tomando como referencia la bomba centrifuga del laboratorio 5 de la FIM, hemos dimensionado una bomba similar.
DATOS DE LA BOMBA:
= 4cm = 12cm Espesor de los alabes: b1=b2= 1.6cm Diámetro de la tubería de entrada = 5cm Diámetro de la tubería de salida = 2.5cm
DATOS DEL MOTOR: RPM=1620 Potencia a 60hz = 0.3kw Obtenemos los ángulos en la entrada y salida, físicamente midiendo los ángulos de los alabes con un transportador. Beta2= 45° (SALIDA) Beta1= 85° (ENTRADA)
Fig.4 Ángulos entrada y salida
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TRIANGULO DE VELOCIDADES: con el ángulos obtenido
SALIDA
ENTRADA
Fig.5 Triángulos de velocidades entrada y salida
CAUDAL (): Para la condiciones de trabajo donde bomba está conectada a un tanque, asumiendo la altura del tanque =20cm se puede calcular el caudal. Sin considerar pérdidas
∗ 0.05 = ∗ 2ℎ = ∗ √ 2 ∗ 9.81 ∗ 0.2 = 0.00315 / 4 VELOCIDAD MERIDIANA ( ): Calculamos la velocidad meridiana
= ∗ 1 ∗ 1 ∗ 1 = ∗ 2 ∗ 2 ∗ 2 0.00315 = ∗ 1 ∗ 1 ∗ 1
1 = 1.57 / 2 = 0.522 / Como ya tenemos el RPM y los diámetros del rotor, hallamos la velocidad angular.
2 = ∗ 2 ∗ 60 = 10.18 / 1 = ∗ 1 ∗ 60 = 3.39 /
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SALIDA
ENTRADA
Fig.6 Triángulos de velocidades entrada y salida
Del triángulo de velocidades observamos que para hallar usamos la siguiente formula:
= − /tan () 2 = 2 − 2 ∗ (2) = 9.658 / 1 = 1 − 1 ∗ (1) = 3.253 / Para obtener la velocidad absoluta, usamos teorema de Pitágoras.
2 = √22 + 22 = 9.172 1 = √12 + 12 = 3.612 /
CALCULO DE POTENCIA (): Usando la fórmula de Euler para hallar la altura efectiva, considerando la gravedad igual
=2∗ 1∗1=8.88 2−
Usando la aproximación de la fórmula de Euler
=2∗2=10.03
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Se observa que la diferencia de alturas halladas es apreciable por tanto utilizamos la altura más exacta 8.88 .
ℎ=∗∗= 0.27 CALCULO DE EFICIENCIAS Y NUMERO ADIMENSIONALES:
=ℎ=0.270.3=90% NUMERO ESPECÍFICO DE CAUDAL ():
=√3/4=1620∗√0.003158.88 3/4=17.68 NUMERO ESPECÍFICO DE POTENCIA ( ):
=√5/4=1620∗√0.3628.88 5/4=63.58 Comparando con el libro de Turbo máquinas de Claudio Mataix, se puede decir que nuestro rotor es un rodete radial lento.
También deducimos que el rotor se aproxima a un rotor de simple aspiración Calculando otros números adimensionales NÚMERO DE PRESIÓN
=22=0.0231 NÚMERO DE CAUDAL
=∗3=0.00113
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CAPITULO 3: SIMULACION
PRESION VISTA FRONTAL
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Se puede observar que la presión va aumentando de entrada a salida. VELOCIDAD MEDIA Y PRESION EN LA SECCION DE SUCCION
VELOCIDAD MEDIA Y PRESION EN LA SECCION DE DESCARGA
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