Catalina Vlez, Carmen Luisa Iguarn, Jess David Bedoya Mecnica de
FluidosAstrid Helena Cuervo MuozFacultad de ingeniera- Escuela
Ambiental Universidad de Antioquia-UdeAMedelln, Febrero de 2015
BOMBAS CENTRIFUGASRESUMENPara el desarrollo de este informe
acerca del funcionamiento de bombas se tomaron une serie de datos
utilizando un equipo que consta de dos bombas centrifugas las
cuales pueden ser trabajadas individualmente, en serie o en
paralelo. Este equipo est conectado a un software que arroja datos
de potencia, presin de entrada, presin de salida, corriente,
voltaje y caudal a medida que se vara el porcentaje de apertura de
la vlvula. Para este caso se trabaj individualmente con una sola
bomba, (modelo IHM 15AQ-L1) variando el porcentaje de apertura de
la vlvula del sistema que se trabaj.PALABRAS CLAVES: Bomba
centrifuga, eficiencia, NPSH disponible, curva caracterstica,
potencia.
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OBJETIVOSGeneral:Conocer un equipo de bombeo y determinar
experimentalmente las curvas caractersticas de las bombas
centrifugas.Especficos: Determinar la carga, potencia y eficiencia
en la bomba. Comparar cualitativamente la curva caracterstica con
la reportada tericamente.INTRODUCCINLa mayora de los procesos en la
industria incluyen el transporte de lquido en todos los tipos, y
hacia cualquier sitio a travs de ciertos equipos y dispositivos
empleados para suministrarle la energa mecnica necesaria para
realizar un trabajo.El medio ms comn de comunicar energa es
mediante un mecanismo de desplazamiento positivo o de una accin
centrifuga suministrada por fuerzas externas. En general se
utilizan bombas para elevar la presin del fluido, subir el fluido
desde un dispositivo a un destino que est a mayor altura,
incrementar la carga de velocidad y suplir cualquier perdida de
energa que se de en el sistema debido a la friccin y accesorios; es
por esto que la clasificacin ms ajustada a sus condiciones de
operacin dependen de la forma como transfieren el fluido en su
interior desde la succin hasta la descarga. Sin embargo de las
diferentes clases de bombas, la bomba centrifuga es la ms utilizada
a nivel industrial por su sencillez, bajo costo y maneja ms
cantidad de lquido.MARCO TERICOEl comportamiento hidrulico de una
bomba viene especificado en sus curvas caractersticas que
representan una relacin entre los distintos valores del caudal
proporcionado por la misma con otros parmetros como la altura
manomtrica, el rendimiento hidrulico, la potencia requerida y la
altura de aspiracin, que estn en funcin del tamao, diseo y
construccin de la bomba.Estas curvas, obtenidas experimentalmente
en un banco de pruebas, son proporcionadas por los fabricantes a
una velocidad de rotacin determinada (N).Se representan
grficamente, colocando en el eje de abscisas los caudales y en el
eje de ordenadas las alturas, rendimientos, potencias y alturas de
aspiracin. [1]Para hallar la altura til para un caudal determinado
se utiliza la ecuacin de Bernoulli
El caudal es el mismo a la entrada y a la salida de la bomba=0
Ya que en una bomba no se generan prdidas ni friccionales ni
longitudinales.De la anterior ecuacin:
Otro parmetro de suma importancia en el funcionamiento de una
bomba es la cabeza de succin positiva (Net Positive suction Head).
Este parmetro se relaciona con la presin de fluido a la entrada de
la bomba y por lo tanto influye con el fenmeno de cavitacin. Para
garantizar que el sistema no Cavite el debe ser menor o igual al y
dado por el fabricante. Para hallar el se utiliza la siguiente
ecuacin:
Dnde:: Presin en m.c.a: Altura de succin de la bombaC: Correccin
por temperatura y por altitud. (3)Para corregir por altitud se
corrige 1, 2 m por cada 1000 m y para realizar las correcciones por
temperatura se utiliza la siguiente tabla:
Tabla 1. Correcciones por temperatura.Cuando se vara algn
parmetro como el caudal necesariamente varan otros parmetros como
la altura de succin, la potencia Etc. A cada variacin le
corresponde una eficiencia asociada.Para conocer la eficiencia del
sistema segn el caudal o la potencia se utiliza la siguiente
ecuacin:
Dnde:: Potencia de la bomba.
Q: Caudal: Potencia del motor.
V: VoltajeI: CorrienteCos (): Factor de potencia : Sumatoria de
las prdidas totales en el tramo de succin.: Sumatoria de las
prdidas locales. K: Coeficiente de prdidas. : Sumatoria de las
perdidas friccionales. : Coeficiente de rugosidad de la tubera de
succin.D: Dimetro de la tubera de succin.
PROCEDIMIENTOSe encendi el equipo girando a la posicin ON, el
interruptor ubicado en el gabinete y se procedi a cargar el
software de bombas.Se defini previamente trabajar con el tanque a
nivel, se revisan las vlvulas y se abren las que conectan el
sistema a trabajar y cerrar las que estn fuera del sistema. Se
activan las motobombas dando un valor de 80 en la celda SP %
R.P.MVariando de manera continua los valores en la celda SP apert.
para variar el caudal se trabaj con un rango entre (45 y 89). Luego
se procedi a tomar los datos que nos da el software.RESULTADOS Y
ANLISISSe tomaron los siguientes datos en el laboratorio:
Tabla 2. Datos experimentales tomados en el
laboratorio.Utilizando las ecuaciones (1), (4), (5) y (6) descritas
en el marco terico se obtienen los siguientes resultados:
Tabla 3. Parmetros que describen el comportamiento hidrulico de
la bomba. Para calcular la cabeza de succin positiva se tiene en
cuenta la siguiente figura:
Calculo de las prdidas totales para el tramo de succin:
Tabla 4. Coeficiente de prdidas. [2]Tomando la viscosidad
cinemtica del agua como [3] a una temperatura de 27C y la rugosidad
del acero inoxidable como 0.00003 m [4] y utilizando la ecuacin (7)
se calculan los parmetros consignados en la siguiente tabla:
Tabla 5. Prdidas totales en la tubera de succin.
Correcciones por temperatura y altitud. Presin atmosfrica en
Medelln. [5]
Para una temperatura de 27C 37,65 cm H2O 0,3765 m H2OPara una
altura de 1479 msnm Altura oficial de Medelln. [6]
Cabeza de succin positiva.Utilizando la ecuacin (2) se calcula
el para cada caudal.
Tabla 6. para cada caudal.
En el siguiente grfico, se puede observar la relacin entre la
altura dinmica y el caudal. Se nota que a medida que aumenta el
caudal la altura disminuye, siendo muy parecida a la curva
caracterstica que muestra el fabricante para este tipo de bomba
(grafica 6). En el grafico se observa que luego sucede lo contrario
a medida que aumenta el caudal aumenta la altura esto se debe a
problemas en el equipo mientras se realiz el laboratorio.
Grafica 1. Caudal (Q) vs. Altura til (Hb)Se puede notar que
cuando la bomba llega a cierto caudal la potencia aumenta
drsticamente.
Grafica 2. Caudal (Q) vs. Potencia de la bomba (Watts)La
potencia del motor aumenta a medida a que el caudal tambin lo
hace.
Grafica 3. Caudal (Q) vs. Potencia del motor (Watts)
Grafica 4. Caudal (Q) vs. Eficiencia ()A continuacin, se encontr
el para los caudales que se estudiaron. Cabe aclarar que el NPSH da
un valor negativo debido al nivel de referencia que se tom.
Grafica 5. Caudal (Q) vs. NPSH (m)
Grafica 6. Curvas caractersticas de la bomba modelo 15AQ-L1.
En general se puede notar que hay cierta diferencia en las
curvas caractersticas entregadas por el fabricante de la bomba y
las grficas arrojadas por los datos encontrados en el laboratorio.
Esto se puede deber a problemas en el equipo como su
antigedad.CONCLUSIONES: La altura dinmica es inversamente
proporcional al caudal. Vale la pena resaltar que el caudal
fluctuaba entre varios valores, lo cual gener cierto margen de
error a la hora de recolectar los datos. En las condiciones en que
se trabaj, se logr una eficiencia mxima del 65%. Comparando la
curva caracterstica entregada por el fabricante y la encontrada con
los datos recolectados se puede notar que presentan varias
diferencias, esto se debe a problemas presentados por el equipo
durante el laboratorio as como la antigedad del
mismo.REFERENCIAS:[1]
http://ocwus.us.es/ingenieria-agroforestal/hidraulica-y-riegos/temario/Tema%207.%20Bombas/tutorial_07.htm
[2]http://www.miliarium.com/Prontuario/MedioAmbiente/Aguas/PerdidaCarga.asp[3]http://www.miliarium.com/Paginas/Prontu/Tablas/Aguas/PropiedadesFisicasAgua.htm[4]http://www.uclm.es/area/ing_rural/Hidraulica/Temas/TablaRugosidadAbsolutaMateriales.pdf[5]
http://www.angelfire.com/wa/rejuan/medellin.html[6]
http://es.wikipedia.org/wiki/Medell%C3%ADn