ENSAYO COMPLETO DE UNA BOMBA CENTRIFUGA II.pdf

Laboratorio de Ingeniería Térmica e Hidráulica Experimental

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Ensayo Completo de una Bomba Centrífuga

Fecha 17/09/2014

INDICE

1.

.................................................................................................................... ........................................................ 3 INTRODUCCION ............................................................

1.1.

.................................................................................................................... 3 OBJETIVOS .....................................................................................................................

1.2.

UNIDADES ..................................................................................................................... 3

2.

MARCO TEÓRICO .................................................................................................................. 3

3.

............................................................................................ ............................... 19 PROCEDIMIENTO DE ENSAYO .............................................................

4.

......................................................... 20 ESQUEMA DEL PRINCIPIO DEL EQUIPO DE ENSAYO ..........................................................

5.

................................................................................................................................. ................................................................ 21 DATOS .................................................................

6.

TABULACIÓN DE DATOS ..................................................................................................... 23

7.

..................................................................................................................... 23 FORMULARIO ......................................................................................................................

8.

MODELO DE CÁLCULO ........................................................................................................ 24

9.

.......................................................................................... 25 TABULACION DE RESULTADOS ...........................................................................................

10.

........................................................................................................................ ..................................................... 27 GRAFICAS ...................................................................

11.

.............................................................................................................. 30 CONCLUSIONES ...............................................................................................................

12.

...................................................................................................... ........................................... 30 RECOMENDACIONES ...........................................................

13.

............................................................................................................... ...................................................... 30 BIBLIOGRAFIAS .........................................................

AV. JUAN PABLO II Nº 306 BELLAVISTA - CALLAO

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1. INTRODUCCION Una bomba es una turbo máquina generadora para líquidos. La bomba se usa para transformar la energía mecánica en energía hidráulica. La bombas se emplean para bombear toda clase de líquidos, (agua, aceites de lubricación, combustibles ácidos, líquidos alimenticios, cerveza, leche, etc.), éste grupo constituyen el grupo importante de las bombas sanitaria. También se emplean las bombas para bombear los líquidos espesos con sólidos en suspensión, como pastas de papel, melazas, fangos, desperdicios, etc. Uno de los factores más importantes que contribuyen al creciente uso de bombas centrífugas ha sido el desarrollo universal de la fuerza eléctrica. En esta experiencia se estudiara la cantidad de energía que entrega una bomba centrífuga a un líquido para diferentes caudales, para lo cual se registrarán los datos de presión, voltaje amperaje y caudal a fin de determinar mediante un análisis sus curvas características.

1.1. OBJETIVOS El objetivo del ensayo completo de una bomba centrífuga es levantar las curvas características de la bomba centrifuga para varios regímenes de operación para su posterior análisis y contrastación de las curvas que proporciona el fabricante. El ensayo consta de los siguientes objetivos:  Hallar las curvas características    a distintos  para ver el comportamiento de la bomba centrífuga.  Hallar las curvas características (%)   a distintos  para ver cuál es el comportamiento de la bomba centrifuga.  Obtener mediante método gráfico la curva concoide.  Contrastar la tendencia de las curvas a medida que se aumentan las revoluciones (rpm).  Analizar las condiciones de operación del sistema como son las presiones en los extremos diámetros presiones de succión y descarga.

1.2. UNIDADES Las unidades métricas utilizadas en el presente proyecto están de acuerdo al Sistema Internacional de Unidades (SI), las cuales se encuentran listadas a continuación: Nombre de la Unidad Litro Milimetros de Agua Pascal Watts

Abreviación de la Unidad L mmH2O Pa W

Factor de Conversión 1 m3 = 1000 L 1 mmH2O = 0.828 mmca 1 Pa = 0.10218 mmH2O 1 W = 0.001341 HP

2. MARCO TEÓRICO 2.1. DEFINICIÓN DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS Una bomba centrífuga consiste de un armazón, normalmente metálico en el cual hay un impulsor o rodete formado por un juego de álabes rotatorios dentro de un alojamiento, o carcaza, que utilizan para impartir energía a un fluido por medio de la fuerza centrífuga. El principio de funcionamiento de una bomba centrífuga es que el líquido que ingresa al cuerpo de la bomba, es impulsado por el rodete por fuerza centrífuga aumentando AV. JUAN PABLO II Nº 306 BELLAVISTA - CALLAO

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1. INTRODUCCION Una bomba es una turbo máquina generadora para líquidos. La bomba se usa para transformar la energía mecánica en energía hidráulica. La bombas se emplean para bombear toda clase de líquidos, (agua, aceites de lubricación, combustibles ácidos, líquidos alimenticios, cerveza, leche, etc.), éste grupo constituyen el grupo importante de las bombas sanitaria. También se emplean las bombas para bombear los líquidos espesos con sólidos en suspensión, como pastas de papel, melazas, fangos, desperdicios, etc. Uno de los factores más importantes que contribuyen al creciente uso de bombas centrífugas ha sido el desarrollo universal de la fuerza eléctrica. En esta experiencia se estudiara la cantidad de energía que entrega una bomba centrífuga a un líquido para diferentes caudales, para lo cual se registrarán los datos de presión, voltaje amperaje y caudal a fin de determinar mediante un análisis sus curvas características.

1.1. OBJETIVOS El objetivo del ensayo completo de una bomba centrífuga es levantar las curvas características de la bomba centrifuga para varios regímenes de operación para su posterior análisis y contrastación de las curvas que proporciona el fabricante. El ensayo consta de los siguientes objetivos:  Hallar las curvas características    a distintos  para ver el comportamiento de la bomba centrífuga.  Hallar las curvas características (%)   a distintos  para ver cuál es el comportamiento de la bomba centrifuga.  Obtener mediante método gráfico la curva concoide.  Contrastar la tendencia de las curvas a medida que se aumentan las revoluciones (rpm).  Analizar las condiciones de operación del sistema como son las presiones en los extremos diámetros presiones de succión y descarga.

1.2. UNIDADES Las unidades métricas utilizadas en el presente proyecto están de acuerdo al Sistema Internacional de Unidades (SI), las cuales se encuentran listadas a continuación: Nombre de la Unidad Litro Milimetros de Agua Pascal Watts

Abreviación de la Unidad L mmH2O Pa W

Factor de Conversión 1 m3 = 1000 L 1 mmH2O = 0.828 mmca 1 Pa = 0.10218 mmH2O 1 W = 0.001341 HP

2. MARCO TEÓRICO 2.1. DEFINICIÓN DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS Una bomba centrífuga consiste de un armazón, normalmente metálico en el cual hay un impulsor o rodete formado por un juego de álabes rotatorios dentro de un alojamiento, o carcaza, que utilizan para impartir energía a un fluido por medio de la fuerza centrífuga. El principio de funcionamiento de una bomba centrífuga es que el líquido que ingresa al cuerpo de la bomba, es impulsado por el rodete por fuerza centrífuga aumentando AV. JUAN PABLO II Nº 306 BELLAVISTA - CALLAO

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su velocidad, que luego es direccionado (por difusores) y que por diseño de la carcasa (volutas mayormente) la velocidad se cambia aumento de presión. Se presenta a manera de ilustración la similitud del funcionamiento de una bomba centrífuga, con el movimiento de un líquido en un balde al cual a través de su asa se somete en un movimiento rotatorio, la fuerza centrífuga impulsa al líquido por un conducto.

2.2. PARTES DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA Se presenta a manera de ejemplo el despiece de una bomba centrífuga en donde se observa las principales partes que la conforman. Los nombres están señalados por letras: A: empaquetadura, o estopada. B: arcos metálicos para presionar las empaquetaduras. C: prensaestopas, con sus tornillos de sujeción tienen por misión presionar la estopada. D, N: carcaza inferior del cuerpo de la bomba E: brida que sujeta a la tubería de succión M: base del cojinete K: cojinete L: engrasador H: impulsor o rodete de la bomba F, G: exterior e interior de la parte superior de la bomba.


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2.2.1. IMPULSORES Son los elementos mecánicos diseñados de acuerdo a los requerimientos de los materiales a impulsar. Estos se pueden clasificar de acuerdo a la dirección de flujo que son impulsados, por la forma de admisión de líquido, por su construcción mecánica.

2.2.1.1. IMPULSORES DISEÑADOS DE ACUERDO A LA DIRECCIÓN DE FLUJO 

Impulsores de Flujo Radial: son

aquellos que el líquido lo impulsan en dirección radial, obedece al diseño de los álabes del impulsor.



I m p u l s o r e s d e F l u j o A x i a l : son

aquellos que por diseño de los rodetes, impulsan en dirección axial (al eje) al líquido.


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

I m p u l s o r e s d e F l u j o M i x t o :

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son aquellos que cambian los

principios de flujo radial y axial.

2.2.1.2. IMPULSORES DISEÑADOS DE ACUERDO A SU ADMISIÓN 

Succión Simple: son

aquellos cuando solo hay una entrada a un

lado de la bomba.



Doble Succión: cuando

el líquido fluye hacia el impulsor en forma simétrica, de los dos lados.


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2.2.1.3. POR SU CONSTRUCCIÓN MECÁNICA 

Cerrados: son

aquellos cuyos álabes del impulsor tienen placas de refuerzo o paredes laterales que limitan a los conductos para el líquido.



Abiertos: son

aquellos impulsores que no tienen paredes de

refuerzo.



son Semi-abiertos:

aquellos donde los álabes están adosados a una placa de refuerzo.

2.2.2. CARCAZAS Y DIFUSORES 2.2.2.1. BOMBAS CON CARCAZA DE VOLUTA Este tipo de bomba cuya carcaza es parecida al caparazón de un caracol. La forma más sencilla de las bombas centrífugas es de etapa única, succión única e impulsor abierto.


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El impulsor va montado en la carcasa de la bomba C, (observe la figura) de tal forma que las dos mitades de la carcasa están tan próximas cómo es posible a los álabes del impulsor. El líquido ingresa por la conexión de succión y es lanzada hacia afuera por el movimiento rotacional de los álabes. A medida que el líquido sale de los álabes y entra a la voluta D de la carcasa, su velocidad disminuye. La presión aumentará, siendo esta la fuente de carga hidrostática de la bomba. En estas bombas hay pérdida de energía debido a la turbulencia en el punto en que el líquido cambia su dirección desde el movimiento radial (por acción del impulsor) a tangencial, en la voluta de descarga.

2.2.2.2. BOMBAS DE TURBINA Las bombas de turbina se distinguen por la inserción de un anillo difusor cuyo objetivo es permitir que el líquido efectúe este cambio de dirección suavemente, sin choques, ni remolinos.

2.2.3. ANILLOS DE DESGASTE Son aquellos dispositivos especiales baratos y fáciles de cambiar que son acondicionados en los impulsores y las carcasas por ser las partes de las bombas centrífugas más expuestas a la acción abrasiva de los líquidos.


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2.2.3.1. ANILLOS BOQUILLA Son aquellos que dejan un espacio axial grande entre el impulsor y el anillo de la carcasa de tal forma que permite que la velocidad del líquido sea baja en la corriente que entra al eje de succión además que lo guía hacia esa dirección.

2.2.3.2. ANILLOS DE INTERFERENCIA Son aquellos diseñados de tal forma que tienen dos o más juntas de escape anulares conectadas a una cámara de alivio.

2.2.3.3. ANILLOS BARRIDOS CON AGUA Son usados especialmente en bombas de agua cruda en servicios de plantas de agua y servicios de aguas negras los cuales contienen arena o cascajo.

2.2.4. EJES Y CAMISAS PARA LOS EJES La función básica del eje de una bomba centrífuga es la de transmitir los pares motores que se encuentran en el arranque y durante la operación, mientras soportan al impulsor y otras partes en rotación. En el caso de una bomba centrífuga horizontal el eje es una sola pieza a lo largo de toda la bomba. En las bombas verticales de pozo profundo, los ejes (o flechas) están distribuidos en la siguiente forma: la serie de impulsores están


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unidos a una flecha y una serie de flechas están unidas por acoplamientos para completar toda la longitud del pozo. Las camisas de los ejes (o flechas) protegen a las flechas contra la corrosión, la erosión y el desgaste en la caja del estopero.

2.2.5. COJINETES Los ejes tienen que apoyarse, y lo hace a través de los gorrones. Estos gorrones están sometidos a fuerzas de rozamiento. Es por ello que los cojinetes, anillos de bronce generalmente son los soportes de los gorrones. Los cojinetes en forma sencilla consisten en simples aros cuyas superficies están perfectamente mecanizados. Están dotados de un sistema de engrase a través de unas ranuras por el cual circula el aceite de engrase.

2.2.6. RODAMIENTOS Pueden ser radiales o axiales, pueden ser construidos con bolas o rodillos. En la figura se observa un rodamiento a bolas cortado, obsérvese que está formado de dos aros de acero, por cuyo intermedio se deslizan esferas del mismo material. Los cojinetes de rodillos son idénticos a los de bolas diferenciándose en que los elementos de rodamiento son cilíndricos.


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El montaje de estos rodamientos se puede observar en la figura. El anillo (1) interior está firmemente fijado a presión al eje o árbol y el anillo exterior (2) fijado al soporte, que a su vez se atornilla al cuerpo de la bomba.

2.3. CURVAS DE BOMBAS CENTRÍFUGAS 2.3.1.

ENSAYO ELEMENTAL A través del ensayo elemental de una bomba se pude obtener las curvas características. Este ensayo elemental consiste en que manteniéndose constante el número de revoluciones, n, se varía el flujo volumétrico, Q y se obtienen experimentalmente las curvas: Cargas versus Caudal; Potencia al freno versus Caudal y Rendimiento versus Caudal.

2.3.2.

CURVA CARGA-CAUDAL (H-Q) Esta curva es normalmente decreciente, pues al aumentar la velocidad de paso por el interior de la bomba, el fluido está sometido menos tiempo a la aceleración de los álabes del impulsor, recibiendo una menor cantidad de energía cinética, siendo la carga total adquirida menor. Un impulsor ancho, su curva H-Q, es casi aplanada, mientras que con impulsor angosto la curva H-Q es más inclinada. La inclinación de los álabes altera la curva HQ, hay relación directa cuanto más inclinada son los álabes, la curva HQ también lo es. El número de álabes también influye, así, a mayor número de álabes del impulsor se obtiene una curva más aplanada y lógicamente a menor número de álabes la curva H-Q es más inclinada.


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2.3.3.

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CURVA DE POTENCIA DE ACCIONAMIENTO (PA-Q) Esta curva es del tipo ascendente, pues al impulsar un caudal de líquido mayor, la energía que es necesaria aplicar al eje de la bomba deberá ser también mayor. Teniendo en cuenta las pérdidas que se producen en las bombas: las mecánicas (rozamiento en prensa-estopas, del eje con los cojinetes, el rozamiento de disco, etc), las hidráulicas (rozamiento del fluido entre sí, con el impulsor, corona directriz, etc), y las volumétricas (corriente de recirculación y escapes al exterior) modifican la potencia de accionamiento, siendo la potencia útil la que recibe el fluido. El rendimiento total, nt= Pu/Pa (Potencia útil / Potencia al freno).

2.3.4.

CURVA DE RENDIMIENTO-CAUDAL (NT-Q) Como el rendimiento total de una bomba, relaciona la potencia útil y la potencia de accionamiento (al freno), esta curva es normalmente ascendente llegando a un máximo, el cual corresponde al flujo volumétrico de operación.

2.3.5.

CURVA DE LA N.S.P.H-CAUDAL (N.S.P.H -Q) El N.S.P.H requerido por la bomba, es la información técnica que el proveedor de bombas debe entregar al usuario de las mismas. Estas curvas son elaboradas normalmente, utilizando el agua como fluido de trabajo y los experimentos se realizan al nivel del mar.


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Normalmente el fabricante le ofrece las curvas de las bombas en forma completa. En la figura se muestra las curvas características de una bomba auto cebante, en ellas están graficadas las curvas carga-caudal, H-Q; la potencia al freno-caudal, Pa-Q; el rendimiento-caudal, nt-Q y la N.S.P.H -caudal.

2.3.6.

CURVA DE ENSAYO COMPLETO El ensayo completo de una bomba es de un conjunto de ensayos elementales, caracterizado cada uno por un número de revoluciones distinto: consta de varias (5 a 8) curvas H-Q y de varias curvas ηt = C. Al conjunto de todas las curvas se denomina curvas de concha (o colina de rendimientos). Las bombas pueden ser accionadas no sólo por motores de inducción de velocidad constante, sino también por motores de gasolina, o diesel, turbinas de vapor, etc. De velocidad regulable a través de cambios de velocidad mecánicos o hidraúlicos, es decir, una bomba puede trabajar a número de revoluciones distintas. La figura se observa que la bomba puede funcionar en toda una región del plano HQ que se llama campo característico. La línea de trazos que une los puntos medios de las curvas de isoeficiencia se denomina Línea máxima de rendimiento.


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Curvas de diámetro del impulsor En la figura se muestra la familia de curvas que muestran el comportamiento de una bomba en particular con impulsores de diferentes diámetros. Se superponen usualmente las curvas de isoeficiencia. Están dispuestas las curvas de potencia al freno y la curva de N.S.P.H requerida.

2.3.7.

CURVAS DE SISTEMA DE BOMBEO Al definir una carga de una bomba, si el flujo es turbulento (lo cual es normal), la carga manométrica de la bomba (o altura dinámica total) se puede expresar: Hm = hp +hest + kQ2 Si la carga de presión, hp = 0 (tanque abierto a la atmósfera), se reduce: Hm = Hest + kQ2 Si los tanques están al mismo nivel hest = 0, la ecuación se reduce a: Hm = kQ2

2.3.7.1. CURVA DE FRICCIÓN DEL SISTEMA Se sabe que la pérdida de carga, en un sistema de bombeo depende del tamaño de la tubería, la longitud, la velocidad de flujo, las AV. JUAN PABLO II Nº 306 BELLAVISTA - CALLAO

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características internas de la tubería y naturaleza del fluido como así mismo los tipos de accesorios o singularidades instaladas en el sistema ( válvulas, codos, expansiones, etc.) En la figura se muestra el caso de un bombeo de fluido del depósito A al B (estando ambos al mismo nivel o que haya una diferencia muy pequeña), la carga manométrica depende únicamente de la pérdida de carga (por fricción y accesorios) y la curva sería de tipo parabólico. El término Hf es la pérdida de carga.

2.3.7.2. CURVA TÍPICA DE UN SISTEMA DE BOMBEO En un sistema típico de bombeo interesa tanto la carga de presión, carga estática y la pérdida de carga. Si en la figura se muestra que un fluido se transporta del depósito A al B por medio de una bomba, y si los recipientes están debidamente ventilados (se ejerce la presión atmosférica sobre ellos), se muestra la curva H-Q. El término H est es la elevación estática de succión. Si alguno de los recipientes o ambos están sometidos a vacío, o presurizados, habría que agregar la correspondiente carga.

2.3.7.3. CURVA DE MAYOR CARGA ESTÁTICA Y ESCASA PÉRDIDA DE CARGA Esto se presenta usualmente cuando se bombea líquidos que están en depósitos debajo de la superficie del suelo. Se entiende que para que haya escasa pérdida de carga es cuando no hay muchos accesorios y el tramo es tipo lineal en lo posible.


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2.3.7.4. CURVA DE CARGA POR GRAVEDAD Este caso se presenta cuando el nivel del tanque que provee el líquido, es mayor que el nivel del depósito que recepciona dicho fluido, se opta por usar una bomba cuando se requiere aumentar el caudal.

En este caso una parte de la curva del sistema pasa por valores negativos, intersectando a la abscisa en un valor de Q por gravedad, esto indica el flujo volumétrico que circularía sin necesidad del uso de una bomba.

2.3.7.5. CURVA DE SISTEMA DE BOMBEO PARA DIFERENTES TAMAÑOS DE TUBERÍAS En este caso se pueden graficar independientemente las curvas de pérdidas de carga para cada tubería en función del flujo volumétrico. Para obtener la gráfica de la curva total del sistema, se debe adicionar a la carga estática (si no hay otra carga, por ejemplo la presión) la suma de la pérdidas de carga de cada tubería.


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2.3.8.

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PUNTO DE OPERACIÓN (PUNTO DE TRABAJO) PARA UNA BOMBA Constituye el punto de intersección de la curva característica de la bomba (H-Q bomba) y la curva característica del sistema de bombeo o sea la denominada H-Q del sistema. Si a los ejemplos de arreglos de sistema de bombeo se interceptará con la curva H-Q bomba, lograríamos los puntos denominados de operación o de trabajo. A manera de ilustración se presentan ejemplos para ubicación del punto de trabajo.

2.3.8.1. PUNTO DE OPERACIÓN EN UNA CURVA HQ DEL SISTEMA TÍPICO En este caso el recipiente de alimentación y el de recepción del fluido están a presión. Para la determinación de la carga del sistema fijo, estas son la suma estática y la carga de presión. El punto de operación se ubicará en la intersección de la curva HQ del sistema y el HQ de la bomba.


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2.3.8.2. PUNTO DE OPERACIÓN EN UNA CURVA DE PRESIÓN ESTÁTICA VARIABLE En un sistema como el de la figura desde un recipiente de almacenamiento abierto o cerrado) se impulsa un fluido por medio de una bomba centrífuga hasta otro recipiente receptor (abierto o cerrado) siendo su alimentación por la puerta inferior, el flujo volumétrico de la bomba disminuirá al aumentar la carga estática. En este caso habría dos curvas HQ de sistema que corresponderían a una carga estática máxima y mínima y por consiguiente dos puntos de operación al interceptar dichas curvas con la de la bomba.

Para contrarrestrar este inconveniente normalmente se utiliza una bomba con diferentes velocidades del impulsor con la finalidad de mantener constante el flujo volumétrico, tal como se observa en la figura.

2.3.8.3. PUNTO DE OPERACIÓN EN UNA CURVA DE RESISTENCIA VARIABLE Cuando se manipula una válvula de regulación en la descarga de una bomba, se produce una variación de la resistencia total modificando la curva HQ del sistema. El flujo máximo se obtiene con la válvula completamente abierta, y progresivamente al estrangular la válvula, la pendiente de la curva característica del sistema aumenta, de tal forma que con la válvula completamente cerrada se obtiene una carga manométrica máxima. En la figura se observa las figuras descritas y los puntos de operación.


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3. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO         

La bomba tiene que estar previamente cebada Nivelar el miro manómetro diferencial y conectarlo al tubo de Pitot. Se enciende el motor de la bomba Se toma los datos del caudal mediante el flujometro Se toma los datos del amperaje mediante el amperímetro Se toma los datos del voltaje del voltímetro. Se toma las presiones de los manómetros que están colocados en la parte frontal Se hace variar el caudal mediante la válvula de control Y se sigue el procedimiento anterior hasta obtener los 8 juegos de datos Se mide el número de revoluciones mediante el tacómetro.


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Especificaciones Técnicas


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4. ESQUEMA DEL PRINCIPIO DEL EQUIPO DE ENSAYO

1. Bomba centrífuga: -

2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.

Fabricante--------------------------- Leroy somer Tipo ---------------------------------- MS-1000-LO3 Potencia------------------------------ 1.85 KW RPM ---------------------------------- 3000 Fuente de alimentación-----------220V.60HZ,26°Amp

Vacuometro --------------------------------- (-1 3 bar) Manómetro --------------------------------- (0  6 bar) Rotámetro ---------------------------------- (1.2  12mc/h) Voltímetro ----------------------------------- (0  200 v) Amperímetro-------------------------------- (0  30 A) Válvula de succión Válvula de descarga (I). Tubería de fierro galvanizado -------------------------Tubería de descarga de fierro galvanizado ----------Válvula de descarga (II). Codos 90° -------------------------------------------------Reducciones ----------------------------------------------Difusor --------------------------------------------------- --Bridas -------------------------------------------------------


 

= 2’’ = 1½’’

(2’’) (2’’ a 1½’’) (1½’’ a 2’’) (2’’ y 1½’’)

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Memoria de Cálculo


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5. TOMA DE DATOS Pri mera T oma de Datos a 2281 RPM . Nº

P

Succión (bar)

) P D escarga ( bar) Q (m3/h) Q (m3/s

V

(v)

I (Amp.)

1

-0.1

0.45

5.6

1.56E-03

140

6

2

0

0.55

5

1.39E-03

140

5.8

3

0

0.7

4.2

1.17E-03

140

5.6

4

0.05

0.8

3.4

9.44E-04

140

5.4

5

0.1

0.92

2.6

7.22E-04

140

5.2

6

0.1

1

2

5.56E-04

140

4.9

7

0.15

1.05

1.6

4.44E-04

140

4.8

8

0.16

1.1

1.2

3.33E-04

140

4.5

Segu nda T oma de Datos a 2399 RPM . Nº

P

Succión (bar)

) P D escarga ( bar) Q (m3/h) Q (m3/s

V

(v)

I (Amp.)

1

-0.15

0.5

5.8

1.61E-03

150

6.9

2

-0.1

0.6

5.2

1.44E-03

150

6.9

3

-0.08

0.8

4.3

1.19E-03

150

6.9

4

-0.06

0.9

3.6

1.00E-03

150

6

5

-0.03

1

3

8.33E-04

150

6

6

0

1.1

2.3

6.39E-04

150

5.5

7

0

1.15

1.8

5.00E-04

150

5

8

0

1.2

1.2

3.33E-04

150

5

Tercera Tom a de Datos a 2717 RPM . Nº

P

Succión (bar)

P D escarga ( bar) Q (m3/h) Q (m3/s )

V

(v)

I (Amp.)

1

-0.01

0.8

6.7

1.86E-03

170

9

2

-0.01

0.9

6

1.67E-03

170

8.5

3

0

1

5.8

1.61E-03

170

8

4

0

1.2

4.2

1.17E-03

170

7.9

5

0

1.4

3.2

8.89E-04

170

7.5

6

0

1.5

2.4

6.67E-04

170

7

0

1.6

1.8

5.00E-04

170

6.9

8

0

1.6

1.2

3.33E-04

170

6.5


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Memoria de Cálculo


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Cuar ta Toma de Datos a 2897 RPM . Nº

P

Succión (bar)

/h) ) P D escarga ( bar) Q (m3 Q (m3/s

V

(v)

I (Amp.)

1

-0.15

0.7

7

1.94E-03

180

10

2

-0.05

1

6

1.67E-03

180

9.5

3

0

1.3

4.8

1.33E-03

180

9

4

0.05

1.45

4

1.11E-03

180

8.8

5

0.075

1.65

3

8.33E-04

180

8.4

6

0.1

1.75

2.38

6.61E-04

180

8

7

0.15

1.85

1.8

5.00E-04

180

7.5

8

0.15

1.9

1.2

3.33E-04

180

7.2

Qui nta Toma de Datos a 3000 RPM . Nº

P

Succión (bar)

P D escarga ( bar) Q (m3 Q (m3/s /h) )

V

(v)

I (Amp.)

1

-0.02

0.8

6.8

1.89E-03

190

11

2

-0.1

1.05

6.4

1.78E-03

190

10.5

3

0

1.35

5.4

1.50E-03

190

10

4

0.05

1.55

4.4

1.22E-03

190

10

5

0.075

1.75

3.6

1.00E-03

190

9

6

0.095

1.9

2.85

7.92E-04

190

9

7

0.1

2.05

1.8

5.00E-04

190

8

8

0.1

2.1

1.2

3.33E-04

190

8

Sexta T oma de Datos a 3125 RPM . Nº

P

Succión (bar)

P D escarga ( bar) Q (m3 Q (m3/s /h) )

V

(v)

I (Amp.)

1

-0.25

0.85

7.6

1.27E-04

193

11.2

2

-0.21

1.25

6.35

1.06E-04

193

11

3

-0.15

1.45

5

8.33E-05

193

10.2

4

-0.12

1.75

4

6.67E-05

193

10

5

-0.09

2

3

5.00E-05

193

9.2

6

-0.06

2.05

2.2

3.67E-05

193

9

7

-0.04

2.2

1.6

2.67E-05

193

8.9

8

-0.02

2.25

1.2

2.00E-05

193

8.2

Septi ma Tom a de Datos a 3195 RPM . Nº

P

Succión (bar)

/h) ) P D escarga ( bar) Q (m3 Q (m3/s

V

(v)

I (Amp.)

1

-0.2

0.8

7.6

1.27E-04

195

11

2

-0.15

1.2

6.2

1.03E-04

195

11

3

-0.1

1.5

5

8.33E-05

195

10.5

4

-0.075

1.8

4

6.67E-05

195

10

5

-0.075

2

3

5.00E-05

195

9

6

0

2.1

2.2

3.67E-05

195

9

7

0

2.2

1.8

3.00E-05

195

8.5

8

0

2.3

1.2

2.00E-05

195

8


22


Memoria de Cálculo


Revisión A

Fecha 17/09/2014

6. DATOS ADICIONALES DI

2

in

DII

1.1/2

in

ΔZ

0.27

m

γH2O

9.81

KN/m^3

7. FORMULARIO Cálculo del Caudal Corregido o Real ( ):  =

2.969 ∙   1.403 3600

Cálculo de las velocidades ():  =

4 ∙   ∙  

 =

4 ∙   ∙  

Cálculo de la Altura Útil (): =

 − 

+    +

 −  

Cálculo de la Potencia Hidráulica ( ):  =  ∙  ∙ 

Cálculo de la Potencia Eléctrica ( ):  =  ∙ 

Cálculo de la Eficiencia del Grupo ( ):  =

 

∙ 100


23


Memoria de Cálculo


Revisión A

Fecha 17/09/2014

8. MODELO DE CÁLCULO Para el presente modelo de cálculo realizaremos un cálculo basado en el punto N°4 de la Tabla N°1 (N1 = 2281 rpm), el procedimiento es similar para todos los puntos de las diferentes velocidades (rpm). Cálculo del Caudal Corregido o Real ( ):  =

2.969 ∙ 3.4  1.403

 = 2.41 ∙ 10−

⟹

3600

 

Calculo de la Velocidad () :  = 2   =

→   = 0.0508  ;  = 1.1/2  →  = 0.0381 

4 ∙ 0.00241  ∙ 0.0508

 =

4 ∙ 0.00241 ∙

0.0381

⟹

 = 1.191

⟹

 

 = 2.118

 

Cálculo de la Altura Útil ():  = 0.05 

=

805

→  = 5

+ 0.27 +

9.81

 

;

 = 0.8  →  = 80

2.118  1.191 2 ∙ 9.81

 

⟹

 = 8.072 

⟹

 = 0.191 

Cálculo de la Potencia Hidráulica ( ):  = 9.81









× 8.072 × 0.00241 

Cálculo de la Potencia Eléctrica ( ):  = 140 × 5.4

⟹

 = 0.756 

Cálculo de la Eficiencia del Grupo ( ):  =

0.191 0.756

× 100


⟹

 = 25.29 %

24


Memoria de Cálculo


Revisión A

Fecha 17/09/2014

9. TABLA DE RESULTADOS Pri mera T oma de Datos a 2281 RPM . N º Q co (m3/s) C I (m/s)

C I I (m/s)

H (m)

P H (KW) P E (KW)

ηGR (%)

1

4.23E-03

2.086

3.709

6.356

0.264

0.840

31.39

2

3.73E-03

1.842

3.275

6.250

0.229

0.812

28.19

3

3.07E-03

1.517

2.696

7.659

0.231

0.784

29.46

4

2.41E-03

1.191

2.118

8.072

0.191

0.756

25.29

5

1.75E-03

0.866

1.539

8.711

0.150

0.728

20.60

6

1.26E-03

0.622

1.105

9.487

0.117

0.686

17.09

7

9.30E-04

0.459

0.816

9.467

0.086

0.672

12.85

8

6.00E-04

0.296

0.526

9.862

0.058

0.630

9.21

Segun da T oma de Datos a 2399 RPM . N º Q co (m3/s) C I (m/s)

C I I (m/s)

H (m)

P H (KW) P E (KW)

ηGR (%)

1

4.39E-03

2.168

3.854

7.413

0.320

1.035

30.87

2

3.90E-03

1.924

3.420

7.813

0.299

1.035

28.87

3

3.16E-03

1.557

2.769

9.508

0.294

1.035

28.45

4

2.58E-03

1.273

2.262

10.234

0.259

0.900

28.77

5

2.08E-03

1.028

1.828

10.886

0.223

0.900

24.73

6

1.51E-03

0.744

1.322

11.544

0.171

0.825

20.69

7

1.09E-03

0.540

0.960

12.025

0.129

0.750

17.22

8

6.00E-04

0.296

0.526

12.512

0.074

0.750

9.82

Tercera T oma de Datos a 2717 RPM . N º Q co (m3/s) C I (m/s)

C I I (m/s)

H (m)

P H (KW) P E (KW)

ηGR (%)

1

5.14E-03

2.534

4.505

9.234

0.465

1.530

30.41

2

4.56E-03

2.249

3.998

10.103

0.452

1.445

31.27

3

4.39E-03

2.168

3.854

10.981

0.473

1.360

34.80

4

3.07E-03

1.517

2.696

12.756

0.385

1.343

28.64

5

2.25E-03

1.110

1.973

14.677

0.324

1.275

25.40

6

1.59E-03

0.784

1.394

15.628

0.244

1.190

20.48

7

1.09E-03

0.540

0.960

16.612

0.178

1.173

15.21

8

6.00E-04

0.296

0.526

16.590

0.098

1.105

8.84


25


Memoria de Cálculo


Revisión A

Fecha 17/09/2014

Cuarta T oma de Datos a 2897 RPM . N º Q co (m3/s) C I (m/s)

C I I (m/s)

H (m)

P H (KW) P E (KW)

ηGR (%)

1

5.38E-03

2.656

4.722

9.711

0.513

1.800

28.49

2

4.56E-03

2.249

3.998

11.530

0.516

1.710

30.15

3

3.57E-03

1.761

3.130

13.863

0.485

1.620

29.96

4

2.91E-03

1.435

2.552

14.768

0.421

1.584

26.61

5

2.08E-03

1.028

1.828

16.442

0.336

1.512

22.24

6

1.57E-03

0.776

1.380

17.156

0.265

1.440

18.39

7

1.09E-03

0.540

0.960

17.631

0.189

1.350

14.03

8

6.00E-04

0.296

0.526

18.119

0.107

1.296

8.23

Qui nta T om a de Datos a 3000 RPM . N º Q co (m3/s) C I (m/s)

C I I (m/s)

H (m)

P H (KW) P E (KW)

ηGR (%)

1

5.22E-03

2.575

4.577

9.359

0.479

2.090

22.92

2

4.89E-03

2.412

4.288

12.633

0.606

1.995

30.37

3

4.06E-03

2.005

3.564

14.474

0.577

1.900

30.37

4

3.24E-03

1.598

2.841

15.842

0.503

1.900

26.49

5

2.58E-03

1.273

2.262

17.523

0.443

1.710

25.93

6

1.96E-03

0.967

1.720

18.773

0.361

1.710

21.12

7

1.09E-03

0.540

0.960

20.180

0.217

1.520

14.26

8

6.00E-04

0.296

0.526

20.667

0.122

1.520

8.00

Sexta Toma de Datos a 3125 RPM . N º Q co (m3/s) C I (m/s)

C I I (m/s)

H (m)

P H (KW) P E (KW)

ηGR (%)

1

5.88E-03

2.900

5.156

12.409

0.716

2.162

33.10

2

4.85E-03

2.392

4.252

15.783

0.750

2.123

35.35

3

3.73E-03

1.842

3.275

16.954

0.621

1.969

31.55

4

2.91E-03

1.435

2.552

19.559

0.558

1.930

28.92

5

2.08E-03

1.028

1.828

21.691

0.444

1.776

24.98

6

1.42E-03

0.703

1.250

21.833

0.305

1.737

17.57

7

9.30E-04

0.459

0.816

23.127

0.211

1.718

12.28

8

6.00E-04

0.296

0.526

23.419

0.138

1.583

8.71

Septi ma T oma de Datos a 3195 RPM . N º Q co (m3/s) C I (m/s) C I I (m/s)

H (m)

P H (KW) P E (KW)

ηGR (%)

1

5.88E-03

2.900

5.156

11.390

0.657

2.145

30.62

2

4.72E-03

2.331

4.143

14.630

0.678

2.145

31.60

3

3.73E-03

1.842

3.275

16.954

0.621

2.048

30.33

4

2.91E-03

1.435

2.552

19.610

0.560

1.950

28.70

5

2.08E-03

1.028

1.828

21.538

0.440

1.755

25.10

6

1.42E-03

0.703

1.250

21.731

0.304

1.755

17.31

7

1.09E-03

0.540

0.960

22.728

0.244

1.658

14.73

8

6.00E-04

0.296

0.526

23.725

0.140

1.560

8.95


26


Revisión A

Memoria de Cálculo


Fecha 17/09/2014

10.GRAFICAS


27


Revisión A

Memoria de Cálculo



Fecha 17/09/2014

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Revisión A

Memoria de Cálculo



Fecha 17/09/2014

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Revisión A

Memoria de Cálculo


Fecha 17/09/2014

11.CONCLUSIONES   

Se determinó la curva de la eficiencia de la bomba para una variación de caudal. Se determinó la altura útil de la bomba para cada caudal que está en la gráfica. Se determinó la potencia del eje del motor.

12.RECOMENDACIONES 

Se recomienda que cuando se tome los datos de las revoluciones con el aparato electrónico sean tomadas perpendiculares al eje para que salga bien los datos y que los datos de los medidores que cuantifican los valores deben ser tomados con precisión.

13.BIBLIOGRAFIAS 

Merle C. Potter y David C. Wiggert. “ Mecánica De Fluidos”



Crowe/Robertson/ Elger “ Mecánica De Fluidos” 7ª Edición  Claudio Mataix “ Mecánica De Fluidos Y Maquinas Hidráulicas” 2da Edici ón


30

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