Laboratorio de Bba Centrifuga

7/25/2019 Laboratorio de Bba Centrifuga

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Universidad de Santiago de ChileDepartamento de ingenieramecnica

LABORATORIO N1

Bomba centrifuga

1

Alumno: Hctor Saavedra e!o

rofe"or de laboratorio: #uillermo Ar$ngui! %&

'(digo: 1)1*+ L,1


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'ontenido1&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&Re"umen&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&-

+& Ob.etivo"&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&-

/& 'aracter0"tica" tcnica" de lo" eui2o" e in"trumento"&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&)

-& 3e"arrollo e42erimental&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&*

)& re"entaci(n de re"ultado"&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&5

6& An$li"i" de re"ultado" 7 conclu"ione"&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&1)

*&1 3ato" regi"trado" durante la e42eriencia&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&1*

*&+ roce"amiento de dato" 8de"arrollo de ob.etivo"9&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&1

*&/ Antecedente" te(rico"&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&+6

*&- Seme.an!a de bomba" centrifuga"&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&/+

& Bibliograf0a&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&//

;ndice de figura"> R?&&&&&&&&&&&1>> R?&&&&&&&&&&&&&&&&&&&1> otencia =idr$ulica en funci(n de la 2otencia elctrica a +)>> R?&&&&&&&&&&&&&&&&&11R?&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&1-


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1& Re"umen

n e"ta 2rimera e42eriencia de laboratorio de m$uina" =idr$ulica" im2artida 2or el2rofe"or #uillermo Ar$ngui! "e bu"ca ue lo" e"tudiante" "e relacionen con una mauina=idr$ulicaC ue 2ara la e42eriencia "er$ una bomba centrifuga& ara e"to "e di"2one de uncircuito =idr$ulico ue con"ta de di"tinto" in"trumento" de medici(n 2ara regi"trar2re"ione" de entrada 7 "alidaC tambin la velocidad a la ue traba.a la bombaC todo" e"toe" til 2ara ue 2o"teriormente "e obtengan la" curva" caracter0"tica" ue "irven 2aracla"ificar la bomba e identificar lo" intervalo" donde 2o"ee un me.or rendimiento&

+& Ob.etivo"

Ob.etivo general

Ob"ervar 7 e42erimentar el funcionamiento real de una bomba centrifugaC a trav"de "u" curva" caracter0"tica"

Ob.etivo" e"2ec0fico"

#raficar 7 anali!ar curva" caracter0"tica" de funcionamiento 2ara +)>> R? 7//)> R?& 'on"iderar una variaci(n de 1> caudale" m$" el caudal cero&

#raficar 7 anali!ar la variaci(n de la velocidad e"2ecifica con el caudal&


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/& 'aracter0"tica" tcnica" de lo"eui2o" e in"trumento"

Lo" in"trumento" 7 =erramienta" nece"ario" 2ara reali!ar correctamente la e42eriencia

"er$n de"crito" a continuaci(n&

19 ?otor elctrico de corriente continua otencia: 1> DHE @olta.e: +-> D@olt"E 'orriente: / DAE @elocidad: 1)>>,->>> DR?E

+9 Bomba centrifuga ?arca: Inger"oll,Rand ?odelo: A'

@elocidad nominal de "ucci(n: /-)> DR?E 3i$metro e4terior de rodete: )C) D2ulgada"E 'audal nominal: 1> D#?E Altura nominal: 1>> Die"E

/9 ?anovacu(metro l manovacu(metro regi"tra la 2re"i(n ante" ue el fluido entre a la bomba ?arca FNuova C+ DbarE Rango de o2eraci(n: >,* DbarE

)9 'audal0metro magntico ?arca: Siemen" ?odelo: ?A#)>>> Tem2eratura" de funcionamiento: ,+>,)> D'E

Re"oluci(n: >C>1 DL"E Rango de lectura de 2re"ione": >C>1,16 DBarE

69 3inam(metro ?arca: e"ting=ou"e ?odelo: 1",66 Rango de velocidad de regi"tro: 1)>>,)>>> DR?E Re"oluci(n: >C1 DJgfE

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Rango: >,/> DJgfE*9 'ircuito =idr$ulico

l circuito =idr$ulico utili!ado fuecon"truido 2or el de2artamentoC 7 e"tecuenta con un reci2iente con aguaC una

bomba centrifuga accionada 2or un motor elctrico 7 vario" in"trumento" 2araregi"trar variable" de inter" como 2re"i(nC caudal 7 fuer!a&

Figura 1 Representacin ilustrativa acerca del circuito hidrulico con el que se cuenta

9 @olt0metro 7 am2er0metro "to" in"trumento" e"t$n incor2orado" en el tablero de control del motor elctrico

de marca e"ting=ou"eC como "e 2uede ob"ervar en la figura 44& @olt0metro: rango de o2eraci(n >,/>>D@EC re"oluci(n: 1> DvE Am2er0metro: rango de o2eraci(n ,)> K )> DAEC re"oluci(n: +DAE

Figura 2 Tablero de instrumentos de medicin de variables elctricas

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-& 3e"arrollo e42erimental

l 2rofe"or a cargo del laboratorio reali!a unaintroducci(n acerca de la e42eriencia a

de"arrollarC en donde 2re"enta lo" ob.etivo" a cum2lir 7 tambin un in"tructivo de c(mo

utili!ar correctamente lo" in"trumento" de medici(n 2re"ente" en el laboratorio&

La e42eriencia "e centra en e"tudiar 7 com2render lo" factore" ue influ7en en unabomba centrifugaC 2ara ello "e reali!an do" en"a7o" en donde "e mantendr$ con"tante lavelocidad ue tran"mite el motor elctrico a la bombaC 7 "e =ar$ variar el caudal uecircula 2or e"taC de modo ue "ea 2o"ible recolectar informaci(n relevante re"2ecto a loue "ucede con la bomba&

'omo el 2rocedimiento e" an$logo 2ara ambo" en"a7o"C "olo "e de"cribir$ un2rocedimiento en trmino" generale"

ara comen!ar "e debe energi!ar el "i"temaC 2ara e"to e" nece"ario acceder al 2anel de

controlC el cual cuenta con un volt0metro 7 am2er0metro integrado"C adem$" e"t$conectado a un tac(metro del motor elctricoC lo ue 2ermite medir la" revolucione" 2orminuto&

Figura 3 Panel de control de motor elctrico e instrumentos

Luego "e deben regular lo" R? en la m$uinaC lo" ue "er$n +)>> r2m 7 //)> r2mre"2ectivamente 2ara cada en"a7oC lo" ue "e deben mantener con"tante" durante todoel en"a7oC e" 2or e"to ue alguno" alumno" deben vigilar ue e"to "e mantenga 7adem$" de regi"trar el valor del volta.e e inten"idad 2ara la" di"tinta" medicione"&

Ante" de iniciar con la" medicione" e" nece"ario e"tablecer el intervalo con el cual "e=ar$nC 2or tanto 2ara determinar e"ta diferencia e" nece"ario abrir toda la v$lvula ue

conecta el fluido con el flu.ometro 7 obtener un caudal m$4imoC el cual "er$ dividido en lacantidad de dato" ue "e uieran regi"trarC ue 2ara la e42eriencia "er$n 1>C de e"temodo e" 2o"ible tener un caudal de referenciaC el ue "ervir$ 2ara ue la" medicione"ueden e"2aciada" correctamente entre "0C de e"ta manera "e obtendr$n re"ultado" m$"claro"&

l 2rimer regi"tro de dato" "er$ con caudal m$4imo 7 "e reducir$ en la cantidad obtenida2reviamente =a"ta llegar a cero& na ve! ue "e tenga el caudal de e"tudio circulando 2orel circuitoC "e debe regi"trar el valor del volta.e 7 corriente ue "e le e"t$ "umini"trando al

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motorC 7 tambin la" 2re"ione" de entrada 7"alida de la bombaC lo" cuale" "on f$cilmentemedido" en un 2anel donde =a7 unman(metro 7 un manovacu(metro conectado"re"2ectivamente a la "alida 7 entrada&

Tambin "e regi"tra la velocidad a la ue circula el fluido utili!ando el flu.ometro magnticoubicado a la "alida de la bombaC a "u ve! e" 2o"ible regi"trar la fuer!a tran"mitida 2or elmotor elctrico mediante un dinam(metro ubicado en e"te&

Figura 4 istema hidrulico de estudio

l 2roce"o "e re2etir$ continuamente =a"ta llegar a un caudal ceroC lo" dato" regi"trado"en cada en"a7o "er$n e42ue"to" en la "ecci(n del a2ndiceC 2ara 2o"teriormente "eranali!ado" 7 obtener informaci(n relevante de la bomba e"tudiada&

&

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)& re"entaci(n de re"ultado"

Lo" re"ultado" obtenido" en la "ecci(n de c$lculo" 8ver a2ndice9 "er$n e42ue"to" acontinuaci(nC 7a ue e" m$" claro ob"ervar un gr$fico ue una "erie de tabla"& araefecto" de ordenC "e 2re"entaran lo" re"ultado" 2ara el en"a7o a +)>> R? 72o"teriormente el de //)> R?&

A& #r$fico" 2ara en"a7o" a +)>> R?

I& 'urva" caracter0"tica" de funcionamiento a +)>>R?

lt!ra manometrica vs ca!dal a 25"" #$%

Figura ! "ra#co de altura manomtrica versus el caudal a 2!$$ RP%

$otencia mecnica vs ca!dal a 25"" rpm

Figura & Potencia mecnica versus el caudal a 2!$$ RP%

&


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#endimiendo 'om'a vs ca!dal a 25"" #$%

Figura ' Rendimiento de la bomba versus el caudal a 2!$$ RP%

II& 'urva de variaci(n de velocidad e"2ec0fica a +)>>R?

(s de la 'om'a vers!s el ca!dal

Figura ( )elocidad especi#ca de la bomba para di*erentes caudales a 2!$$ RP%

III& Rendimiento del motor elctrico

1"


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#endimiento motor electrico en )!nci*n del ca!dal

Figura + Rendimiento del motor elctrico en *uncin del caudal a 2!$$ RP%

I@& @ariaci(n de 2otencia =idr$ulica con la 2otencia elctrica

$otencia +idra!lica en )!ncion de la potencia electrica

Figura 1$ Potencia hidrulica en *uncin de la potencia elctrica a 2!$$ RP%

Adem$" "e 2re"enta el co"to de bombeo ue 2re"enta la bomba 2ara lo" diferente"caudale" con la" revolucione" 2or minuto con"tante" a +)>>&

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Costo de 'om'eo por hora seg!n ca!dal a 25""#$%

Figura 11 e presenta el costo de bombeo para el ensa,o a 2!$$RP% para los di*erentescaudales

B& #r$fico" 2ara en"a7o a //)> R?

I& 'urva" caracter0"tica" de funcionamiento

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lt!ra manometrica vs ca!dal a 335" #$%

Figura 12 -ltura manomtrica en *uncin del caudal para 33!$ RP%

$otencia mecnica vs ca!dal a 335" #$%

Figura 13 Potencia mecnica en *uncin del caudal para 33!$ RP%

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#endimiento 'om'a vs ca!dal a 335" #$%

Figura 14 Rendimiento de la bomba en *uncin del caudal para 33!$ RP%

II& 'urva de variaci(n de velocidad e"2ecifica

,ariacion de la velocidad especi-ca en )!nci*n del ca!dal

Figura 1! )ariacin de la velocidad especi#ca de la bomba en *uncin del caudal a 33!$ RP%

III& Rendimiento del motor elctrico

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#endimiento del motor electrico en )!nci*n del ca!dal a 335" #$%

Figura 1& Rendimiento del motor elctrico en *uncin del caudal a 33!$ RP%

I@& @ariaci(n de 2otencia =idr$ulica con la 2otencia elctrica

,ariacion de potencia hidra!lica en )!ncion de la potencia electrica a 335" #$%

Figura 1' )ariacin de la potencia hidrulica en *uncin de la potencia elctrica a 33!$ RP%

Tambin "e 2re"enta el grafico ue relaciona el valor de bombeo con el caudal 2aravalore" e"t$ndare" del 2recio de la energ0a elctrica en DM=E

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Costo de 'om'eo seg!n el ca!dal para ensa.o a 335"#$%

Figura 1( e presenta el valor del bombeo seg.n el caudal para el ensa,o de 33!$RP%

6& An$li"i" de re"ultado" 7 conclu"ione"

Se =a logrado cum2lir con lo" ob.etivo" 2lanteado" al 2rinci2io de la e42eriencia tanto2ara el en"a7o a +)>> R? como 2ara el de //)> R?C cabe de"tacar ue durante elde"arrollo de la e42eriencia no "e 2re"entaron inconveniente" 7 ue la recolecci(n dedato" fue e42editaC e"to "e logr( gracia" a la coordinaci(n del gru2o 7 adem$" de uecada 2er"ona ten0a conocimiento de lo ue "e e"taba =aciendoC 7a ue 2revio a la "e"i(ne42erimental "e reali!( una cla"e introductoria a la e42eriencia&

Re"2ecto al 2rimer ob.etivo 2lanteadoC "e =a logrado obtener lo" gr$fico" ue "e acercana lo" 2lanteado" en la teor0a como la" curva" caracter0"tica"C tanto 2ara el en"a7o a +)>>R? como 2ara el de //)> R?& Anali!ando el grafico del caudal ver"u" la alturamanomtrica "e ob"erva ue a medida ue el caudal "e incrementa e"ta di"minu7ea2ro4imadamente en forma de una 2ar$bolaC e"to "e debe a ue la altura manomtricade2ende de la" 2re"ione" de entrada 7 "alidaC la" cuale" "e ven di"minuida" a medidaue aumenta el caudal debido a ue =a7 un incremento en la velocidad del fluido lo ue

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2roduce 2erdida" de carga debido a la""ingularidade" como codo" 7 el roce del fluidocon la" 2arede" de lo" conducto"&

A=ora "i "e ob"erva el grafico de 2otenciamec$nica ver"u" el caudal "e a2recia ue a medida ue el caudal aumenta la 2otencia

tambin lo =aceC e"to "e debe a ue la bomba reuiere ma7or 2otencia 2ara mantener lavelocidad de rotaci(n con"tante de +)>>R? 7 //)>R? re"2ectivamenteC e" 2or e"toue el motor elctrico le debe "umini"trar ma7or energ0aC e"te ma7or reuerimientoenergtico "e debe a ue debe aumentar la cantidad de fluido ue "e debe energi!ar 7tambin "u2erar la" 2rdida" de carga" ma7ore" ue "e generaran al aumentar el caudal&

R? 7 un rendimiento de 5)C-P a +)>>R?&

'abe mencionar ue 2ara ambo" en"a7o" el com2ortamiento de la" curva"caracter0"tica" fue an$logoC 2or lo tanto uiere decir ue e" un com2ortamiento normal dela bomba "in im2ortar a la" revolucione" a la" ue traba.e&

Re"2ecto al "egundo ob.etivo "e ob"erva de la" gr$fica" obtenida" ue el valor de lavelocidad e"2ec0fica aumenta a medida ue el caudal "e incrementaC e"to "e debe a uee"te 2ar$metro de inter" 8N"9 de2ende del caudal 7 tambin de la altura manomtricaC laue como "e vio anteriormenteC di"minu7e a medida ue el caudal "e incrementa 2ero node manera lineal& 'abe de"tacar ue el lo" valore" de N" 2ara ambo" ca"o" flucta entre1> a +> unidade" lo ue e" correcto re"2ecto a la cla"ificaci(n de la" bomba" comoFradiale" o centrifuga"GC 7 ue adem$" a 2artir de e"te 2ar$metro "e 2ueden "eleccionarla" caracter0"tica" tcnica" de la bombaC como 2or e.em2lo el ti2o de rodete a utili!ar ue2ara e"te ca"o corre"2onde a uno radial&

Re"2ecto al tercer ob.etivo en donde "e ve el rendimiento del motor elctrico ver"u" elcaudal ue circula 2or la bombaC "e 2uede ob"ervar ue e" un rendimiento creciente "inembargo no 2are.oC 7a ue a vece" 2o"ee una variaci(n& Luego anali!ando ambo"en"a7o" a +)>>R? Q //)>R? "e ve ue cerca de un caudal de >C>>6 m /" a >C >>*m/" "e obtiene el me.or rendimiento del motor elctrico re"2ectivamenteC "in embargoe"te no e" el (2timoC 7a ue como "e ob"erv( 2reviamente 8rendimiento de bomba ver"u"caudal9 no "e lleg( al o2timo caudal de funcionamientoC 2or lo tanto e"te e" un valor ue2uede "er til 2ara traba.ar con ma7or eficiencia en el rango anali!adoC "in embargo elcaudal o2timo "er$ diferente 2ara lo" di"tinto" R?&

Re"2ecto al cuarto ob.etivoC "e ob"erva la variaci(n de la 2otencia =idr$ulica en funci(nde la 2otencia elctricaC en ambo" ca"o" "e ob"erva una relaci(n creciente de 2otencia=idr$ulica al aumentar la 2otencia elctricaC "in embargo cuando "e trata del en"a7o de

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+)>>R? "e a2recia ue no e" =omognea 7"e 2re"entan alguna" anomal0a" en el graficoue re"ultan en ue la curva no "ea "uave 8"incurva" bru"ca"9C e"to "e 2roduce debido a uela" variacione" de 2otencia elctrica "on

ba.a"C adem$" lo" in"trumento" de medici(n utili!ado" cuentan con ba.a re"oluci(n 2araregi"trar la" variacione" "uave"&

Adem$" de la" curva" de co"to" de bombeo obtenida" 2ara ambo" en"a7o" "e ob"ervaue a medida ue "e aumenta el caudalC lo" co"to" tambin lo =ar$n de manera2r$cticamente linealC lo ue indica ue 2ara 2roducir ma7or caudal "e reuiere ma7orenerg0a elctrica en el motor 2ara mover la bomba 7 2or tanto lo" co"to" aumentar$nC ene"te ca"o no "e 2o"ee un valor o2timoC "ino ue "olo un valor ue relaciona la energ0aelctrica utili!ada 2ara un determinado caudal&

Re"2ecto del an$li"i" de "eme.an!a reali!ado como ane4o a lo" ob.etivo" 8revi"ara2ndice9C "e 2uede ob"ervar ue lo" valore" obtenido" 2ara //)>R? utili!ando elan$li"i" de "eme.an!a a 2artir de la informaci(n a +)>>R? 2o"een un error cercano al1>PC lo ue e" til 2ara 2oder =acer"e una idea del funcionamiento del eui2o en dic=a"condicione"C e"to 2uede im2ortante 2ara una em2re"a ue no uiere 2erder tiem2o nidinero =aciendo en"a7o" 7 midiendo& Tambin e"te an$li"i" de "eme.an!a "e 2uedee4tra2olar en =acer modelo" 2eueo" de rodete" de bomba" 2ara ver "u funcionamiento7 luego 2ro7ectarlo a gran e"cala 2ara ver "u funcionamiento&

*& A2ndice

*&1 3ato" regi"trado" durante la e42eriencia

Lo" dato" obtenido" durante la e42eriencia "e 2re"entan a continuaci(nC lo" cuale" e"t$nen brutoC 7 2o"teriormente "er$n ob.eto de e"tudio&

n"a7o con +)>> R?

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Tabla 1 /atos obtenidos de la medicionesreali0adas a 2!$$ rpm constante

Muestr

a N

Q ref.

[L/s]

Q real

[L/s]

Pe

[Bar]

Ps[Bar]

F[Kg

]

Voltaje[V]

Corriente[A]

1 " " /"07 2 101 23" 6 "07 "06& /"07 2 102 23" 6

! 104 103& /"07 10&5 1025 23" 605

" 201 2018 /"072 10& 1035 23" 7

# 208 2082 /"072 1085 1045 23" 7

$ 305 3046 /"074 108 106 23" 8

% 402 4025 /"075 108 107 23" 8

& 40& 40&3 /"076 108 108 23" &

' 506 506 /"08 107 2 23" 1"

1(603 6024 /"082 106 201 23" 1"

11 7 60&& /"084 105 202 23" 1"

n"a7o con //)> R?

Tabla 2 /atos obtenidos en bruto del sistema a 33!$rpm constante

MuestraN

Q ref.[L/s]

Q real[L/s]

Pe[Bar]

Ps[Bar]

F[Kg

]

Voltaje[V]

Corriente[A]

1 " " /"07 306 108 22" 14 1 10"5 /"07 306 2 215 15

! 202 2021 /"072 305 2025 21" 17

" 301 301 /"074 304 204 21" 18

# 4 40"2 /"076 304 206 21" 2"

$ 40& 408& /"078 303 2085 2"5 21

% 508 5084 /"081 3025 301 2"" 23

& 607 6067 /"084 302 303 2"" 25

' 706 706 /"087 3 305 2"" 27

1( 805 8047 /"0&2 20& 307 1&5 2805

11 &04 &03& /"0&6 208 30& 1&" 31

&

*&+ roce"amiento de dato" 8de"arrollo de ob.etivo"9

*&+&1 rimer ob.etivo

La" curva" caracter0"tica" del funcionamiento "on re"2ectivamente

1&


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Altura manomtrica v" caudal de labomba

otencia en el e.e v" caudal de labomba

ficiencia de la bomba v" caudal de la

bombaBa"$ndo"e en la teor0aC 2ara obtener lo" valore" de la altura manomtrica e" nece"ariover la energ0a 2roducida 2or la bomba 8de"crita en a2artado te(rico del a2ndice9

Hm=PsP e

g +

Vs2Ve

2

2 g +zsze

n donde al ob"ervar el "i"tema =idr$ulicoC "e ve ue lo" in"trumento" ue regi"tran la"2re"ione" e"t$n al mi"mo nivelC 2e"e a ue el lugar de medici(n e" diferenteC 2or lo tantola diferencia de altura" e" cero& or otra 2arteC "e ve ue lo" di$metro" de entrada 7 "alidade la tuber0a" en la bomba "on iguale"C 7 2or con"ervaci(n 8caudal con"tante9 "e tiene

ue la" velocidade" "on iguale"C 2or tanto la ecuaci(n "e ve reducida a

Hm=PsPe

g

n donde "e conocen la" 2re"ione" de entrada 7 "alidaC adem$" a"umiendo ue el 2e"oe"2ec0fico del agua e" de 1>>> gm/C e" 2o"ible obtener la altura manomtrica 2ara cadaca"o

Tabla 3 -lturas manomtricas para cada ensa,o

Muestr

a N

)* a #((

r+* [*]

)* a !!#(

r+* [*]1 27055 43088 27055 43088! 270"4 430"6" 26073 42024# 26022 42045$ 250&2 41063% 260"2 41043& 26012 41022' 25051 3&04&

1( 2406& 380&811 23088 38037

A=ora "e calcula la 2otencia en el e.eC 2ara e"to "e u"ar$ la fuer!a regi"trada en cadaen"a7o 7 adem$" una conver"i(n de r2m 2or fuer!a a H

2"


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Ne=Fn2400

[HP ]

A2licando la formula a lo" dato" regi"trado" "eobtiene

Tabla 4 Potencia en el ee para cada ensa,o

Muestra N

Ne a#((r+*[)P]

Ne a !!#(r+* [)P]

1 1015 2051 1025 207&

! 103" 3014

" 1041 3035

# 1051 3063

$ 1067 30&8% 1077 4033

& 1088 4061

' 20"8 408&

1( 201& 5016

11 202& 5044


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Tabla ! Potencias hidrulicas en ambos sistemas

Muestra N

Poten,ia). a#((

r+* [)P]

Poten,ia ).a !!#( r+* [)P]

1 "0""" "0""" "025" "06"5! "04&4 1025"" "0765 1072"# "0&71 20241$ 10178 20673% 10452 30177& 106&1 30611' 10876 30&411( 20"23 40335

11 201&2 40731

ntonce" a=ora e" 2o"ible obtener el rendimiento de la bomba 2ara cada 2rueba enambo" en"a7o"C la ue re"ultar$&

Tabla & Rendimiento de la bomba para los distintos ensa,os

Muestra N

#((r+*

!!#(r+*

1 "0"" "0"" 1&0&7 21067

! 370&1 3&07&" 54042 51033# 6402& 61075$ 7"066 6702"% 820"1 73042& &"01& 7803&' &"0"5 8"0671( &205" 830&511 &5064 860&1

'abe mencionar ue con e"ta informaci(n "e =ar$n la" gr$fica" "olicitada"C la" ue "er$n2re"entada" en la "ecci(n de 2re"entaci(n de re"ultado"&

22


23/37


*&+&+ Segundo ob.etivo

Segn la teor0aC la velocidad e"2ec0fica en unabomba e"t$ determinada 2or la ecuaci(n

ns=n Q

Hm3/4

n donde todo" lo" trmino" "on conocido"C 2or lo tanto "e obtiene la "iguiente tabla * devalore"

Tabla ' )elocidad especi#ca de la bomba para los distintos ensa,os

Muestra N

ns +ara#((r+*

ns +ara !!#(r+*

1 "0"" "0"" 5046 6037

! 7086 &037

" &0&3 11026

# 11046 12077

$ 1208" 1402&

% 14015 15068

& 1501& 16082

' 16048 18054

1( 17083 1&076

11 1&035 210"6

'omo "e conoce el valor de N"C e" co"a de graficar re"2ectivamente en funci(n delcaudal&

*&+&/ Tercer ob.etivo

Se "olicita obtener un gr$fico de eficiencia del motor elctricoC 2ara e"to no" ba"amo" enla ecuaci(n ue de"cribe dic=a eficiencia

e=Nelectrica

Ne

ara obtener la 2otencia elctrica e" nece"ario recordar ue "e traba.a con un motor decorriente continuaC 2or tanto e"ta ueda de"crita 2or: 2otencia elctrica @olta.e 4inten"idad de corrienteC de e"ta forma "e obtienen lo" re"ultado" de la tabla

23


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Tabla ( Rendimiento del motor elctrico en losdistintos ensa,os

Muestra N

-eni*iento ,on

#((r+*

-eni*iento ,on

!!#(r+*

1 610&2 6"083 67055 64055

! 640&5 6506"

" 65013 660"&

# 6&0&6 64043

$ 67055 680&1

% 71077 7"015

& 67055 6807"

' 67055 67046

1( 7"0&2 6&03"

11 7403" 680&2

'abe de"tacar ue la 2otencia elctrica e"t$ en att"C 7 "e debe utili!ar un factor deconver"i(nC ue e" de *-)C* att1=2&

Lo" ue 2o"teriormente "er$n graficado" en funci(n del caudal de la bomba en la "ecci(nde 2re"entaci(n de re"ultado"&

*&+&- 'uarto ob.etivo

Anteriormente "e =a calculado la 2otencia =idr$ulica de cada en"a7o 7 tambin la2otencia elctricaC entonce" "olo ba"tar0a con reali!ar un gr$fico de e"to" factore"&

or otra 2arteC el co"to de bombeo e"t$ determinado 2or la 2otencia elctrica utili!ada enJatt"C lo" ue 2o"een un valor a2ro4imado de 11+C/6 MJ= 8dato e4tra0do de 2$ginaoficial de c=ilectra9&

n el ca"o del en"a7o de +)>>R? "e 2re"enta a continuaci(n el caudal en m /= 7 la2otencia elctrica en JC 2or tanto ba"tar0a con obtener el dinero con"umido 2or la bombaen una =ora de traba.oC 2ara e"to "e =ace el 2roducto del co"to 2or =orade lo" 2or la

cantidad de ue con"ume la bombaC e"ta informaci(n "e 2re"enta en la "iguiente tabla5&

24


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Tabla + )alores del bombeo por hora seg.n elcaudal en el ensa,o de 2!$$RP%

Muestr

a N

Caual

*!/0

Poten,iael2,tri,a

[34]

Costo[CLP/0]

1 "0"" 1038 1550"6

2048 1038 1550"6

! 50"" 104&5 1670&8

" 7085 1061 18"0&"

# 1"015 1061 18"0&

"$ 12046 1084 2"607

4% 1503" 1084 2"607

4& 17075 20"7 23205

&' 2"016 203 25804

31( 22046 203 25804

3

11 25016 203 258043

3e manera an$loga "e anali!a el caudal 7 el co"to de bombeo 2ara el en"a7o de//)>R?C de lo ue "e obtienen lo" dato" de la "iguiente tabla 1>

Tabla 1$ )alores de costo de bombeo para el ensa,o de 33!$RP% en donde se vara el caudal

Muestra N

Caual[*!/0]

+oten,iael2,tri,a

[K4]

,osto[CLP/

0]

1 "0"" 30"8 3460"7

3078 3023 362036

! 70&6 3057 4"1013

" 11016 3078 424072

# 14047 402" 4710&

25


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1

$ 1706"

4031 483071

% 210"2 406" 516086

& 240"1 50"" 56108"

' 27036 504" 6"6074

1( 3"04& 5056 624044

11 3308" 508& 66108"

*&+&) Seme.an!a en la" bomba"

Ba"$ndo"e en la informaci(n del a2ndiceC "e 2rocede a verificar la "eme.an!a entre elen"a7o a +)>> R? 7 //)> R?C 2rimero viendo la relaci(n entre lo" caudale" 7revolucione"&

ara e"to con"ideraremo" del en"a7o a +)>>R? un valor del caudal de >C65 DL"EC eintentaremo" 2redecir el caudal 2ara lo" //)>R?

Q2=(n)2Q1

(n)1=

3350

2500

0,69=0,9246[L

s

]

Se =ace "uce"ivamente 2ara todo" lo" valore"C de manera ue "e tiene la "iguiente tabla11C en donde "e ob"erva lo" valore" obtenido" del caudal del "egundo en"a7o mediante"eme.an!a 7 "e com2ara con el real medido en la e42eriencia&

Tabla 11 emean0a de caudales entre ensa,o a 2!$$RP% , a 33!$ RP%

Muestra N Qse*ejante

[*!/s]

Q real[*!/s]

5rror6

1 "0""""" "0""""" "0""

"0"""&2 "0""1"5 110&4! "0""186 "0""221 15072

" "0""2&2 "0""31" 5077

# "0""378 "0""4"2 60""

$ "0""464 "0""48& 501&

% "0""57" "0""584 2048

& "0""661 "0""667 "0&6

26


27/37


' "0""75"

"0""76" 1026

1( "0""836 "0""847 102811 "0""&37 "0""&3& "025

"to "e reali!a de forma an$loga 2ara la relaci(n de altura" neta"C ue en e"te ca"o"iguen la relaci(n ue "e 2re"enta a continuaci(n

H1

H2=(n2)1(n2)

2

Lo" ue arro.an como re"ultado" la "iguiente informaci(n ordenada en la tabla 1+

Tabla 12 emean0a de las alturas manomtricas entre ensa,o a 2!$$RP% , a 33!$RP%

Muestra N

)nse*ejante

[*]

)nreal[*]

5rror6

1 4&0471 43088 1103"6 4&0471 43088 1103"6

! 480554 430"6 110314

" 480""5 42024 110&&&

# 470"8& 42045 &0853

$ 46053& 41063 1"0542

% 460722 41043 11033"

& 460&"5 41022 120112

' 4508"6 3&04& 13078&

1( 44034" 380&8 120"&"

11 420875 38037 1"0512

>R?

N1N2

=(n3

)1(n3)

2

A2licando de forma an$loga a la" anteriore"C "e obtiene la "iguiente informaci(n2re"entada en la tabla 1/

27


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Tabla 13 emean0a de valores de potencia en labomba entre un ensa,o a 2!$$RP% , 33!$RP%

Muestra N

N

se*eja

nte[)P]

N real[)P]

5rror6

1 2076 2051 80868 30"1 207& 70181

! 3013 3014 /"0245

" 3038 3035 "0&&3

# 3063 3063 "013&

$ 40"1 30&8 "07&&

% 4026 4033 /10555

& 4051 4061 /201"1

' 50"1 408& 2054"

1( 5026 5016 10877

11 5051 5044 10274

*&/ Antecedente" te(rico"

*&/&1 3efinici(n de bomba" centrifuga" D+E

La" bomba" centr0fuga" "on m$uina" denominada" rece2tora" o generadora" ue "eem2lean 2ara =acer circular un fluido en contra de un gradiente de 2re"i(n& ara ue unfluido flu7a de"de donde =a7 ma7or 2re"i(n =a"ta donde =a7 meno" 2re"i(n no "enece"ita ningn ga"to de energ0a 8or e.em2lo: un globo de"infl$ndo"eC o un l0uidode"2la!$ndo"e de"de donde la energ0a 2otencial e" ma7or =a"ta donde e" menor9 2eroC

28


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2ara reali!ar el movimiento inver"oC e"nece"aria una bombaC la cual le comunica alfluido energ0aC "ea de 2re"i(nC 2otencial oamba"& ara e"toC nece"ariamente "e tieneue ab"orber energ0a de alguna m$uina

motri!C 7a "ea un motor elctricoC uno de combu"ti(n internaC o una turbina de va2or o

ga"C etc&&

Figura 1+ Representacin de una bomba centri*uga , sus partes principales

*&/&+


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Figura 2$ Puntos *undamentales de la eplicacin dentro de una bomba

*&/&/ @elocidad e"2ecifica 8n"9 D+E

La" bomba" geomtricamente "imilare" o unidade" =omologa" "on auella" fabricada"en una "erie de tamao"C donde la" dimen"ione" interiore" guardan una cierta 2ro2orci(nde e"cala& Su" eficiencia" "er$n mu7 2arecida" "i o2eran en condicione" =omologa"C a

velocidade" 7 caudale" tal e" ue la 2ro2orci(n entre ello" "e mantenga con"tante&'uando "e o2eran la" bomba" =omologa" de e"ta maneraC e" 2o"ible cla"ificar toda la"erie ba"$ndo"e en la" 2rueba" reali!ada" en un "olo tamaoC o un 2eueo nmero detamao" t02ico"&

La velocidad e"2ec0fica N"C ue e" un 0ndice numrico igual a la velocidad ue deber0atener una bomba =omologa 2ara aba"tecer 1 m/" a una altura de 1 metro& " decirC conla velocidad e"2ec0fica 2odemo" com2arar lo" ti2o" de bomba con ba"e a una unidad de2re"i(n 7 una unidad de caudalC a"0 tenemo":

3onde

N" @elocidad e"2ecifica N @elocidad de rotaci(nC r2m U 'audalC m/"& H AlturaC m&

La velocidad e"2ec0fica "e calcula 2ara una bomba de un di"eo dadoC utili!ando auello"valore" de NC U 7 H corre"2ondiente a la ca2acidad nominal de la bombaC e" decirCauella de m$4ima eficiencia a la velocidad e"tablecida& ara bomba" de "ucci(n dobleC

la velocidad e"2ec0fica "e calcula a la mitad del caudal total 7 2ara bomba" de eta2a"mlti2le"C en la" ue la 2re"i(n total "e di"tribu7e entre la" eta2a"C el valor de altura e" elcorre"2ondiente a cada eta2a&

La e42re"i(n de velocidad e"2ec0fica mue"tra ueC "i "e tienen do" bomba":

Uue aba"tecen la" mi"ma" condicione" de altura 7 caudalC la de velocidade"2ec0fica ma7or tendr$ rotaci(n ma7or 7 "er$ de menor tamao&

3"


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'on la mi"ma rotaci(n 7 ca2acidadC lade velocidad e"2ec0fica ma7oraba"tecer$ menor altura&

'on la mi"ma velocidad 7 alturaC la develocidad e"2ec0fica ma7or aba"tece

ma7or ca2acidad&La velocidad e"2ec0fica identifica a la" caracter0"tica" de un gru2o de bomba"C2rinci2almente tiene e"trec=a relaci(n con la" caracter0"tica" del im2ul"orC 2or tantoC elvalor de la velocidad e"2ec0fica de"cribir$ de inmediato la configuraci(n a2ro4imada delim2ul"or& 3el mi"moC la" bomba" con la mi"ma velocidad e"2ec0fica tendr$n curva"caracter0"tica" "eme.ante"&

*&/&- 'audal0metro magntico D+E

" un caudal0metro volumtrico ue no tiene 2ie!a" m(vile" 7 e" ideal 2ara a2licacione"de agua" re"iduale" o cualuier l0uido "ucio ue "ea conductor o a ba"e de agua& Lo"caudal0metro" magntico" en general no funcionan con =idrocarburo"C agua de"tilada 7

muc=a" "olucione" no acuo"a"& Lo" caudal0metro" magntico" tambin "on ideale" 2araa2licacione" en la" ue "e reuiere una ba.a ca0da de 2re"i(n 7 ba.o mantenimiento&


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Figura 21 /iagrama de *uncionamiento del caudalmetro magntico

Lo" caudal0metro" magntico" moderno" 2o"een un "i"tema de a2agado del cam2omagntico midiendo el volta.e ue continua inducindo"e en lo" electrodo"C luegoencienden de nuevo el cam2oC miden el volta.e 7 lo re"tan del volta.e medido cuandoe"taba a2agado& Haciendo e"to varia" vece" 2or "egundoC "e reduce el ruido deinterferencia electromagntica a 2r$cticamente cero&

*&/&) Altura manomtricaC 2otencia =idr$ulica 7 rendimiento de la bomba

Altura manomtrica [1-3]

Si "e 2o"ee un "i"tema como el de la figura ++C e" 2o"ible utili!ar la ecuaci(n de energ0aue e" de la forma

ec .energa= P

g+

V2

2g+z

n donde FG corre"2onde a la 2re"i(n del 2unto de medici(nC mientra" ue FvG a la

velocidad del fluido 7 2or ultimo F!G a la altura re"2ecto a una referencia&

Figura 22 squema bsico del montae de una bomba

Al a2licar la ecuaci(n de energ0a entre la "alida 7 entrada de la bombaC e" 2o"ible obtener

una magnitud energtica ue corre"2onde a la energ0a ue genera la bomba&

ec .energa=PsPe

g +

VS2VE

2

2g +ZsZe=Hm

Lo ue tambin 2uede "er llamado como altura manomtrica&

32


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Potencia hidrulica [1-3]

La energ0a =idr$ulica corre"2onde a laacumulada 2or el aguaC entre lo" nivele"

8cota"9 !1 7 !+ 8va"e figura +/9& 3ic=a energ0a la 2odemo" e42re"ar como:E . H .=H[Kgm ]

Figura 23 Representacin de la energa hidrulica

La energ0a =idr$ulica almacenadaC entre lo" nivele" !1 7 !+C 2uede "er utili!ada =aciendocircular un caudal UC de e"ta forma "e obtiene la 2otencia =idr$ulica

N hidralica=QH[Kgm/s ]

Rendimiento de la bomba [1-3]

La caracter0"tica m$" general de la" mauina" e" ue cada ve! ue =acemo" unatran"formaci(n de energ0a tenemo" 2erdida"C e" decirC e4i"te un rendimiento menor del1>>P& La" 2erdida" generalmente "e manifie"tan en forma de calor& 3e e"ta forma "etiene

b!mbas=P!tenciahidralica

P!tenciamec"nica=

QHNe

n el ca"o de la e42erienciaC la 2otencia mec$nica corre"2onde a la entregada 2or elmotor 7 regi"trada 2or el dinam(metroC 7 "egn la "iguiente conver"i(n e" 2o"ible obtenerdic=a magnitud en H&

Ne=Ferza # $P%

2400[HP]

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*&/&6 'urva" caracter0"tica" D1E

na bomba centrifuga ue o2era a velocidad con"tante 2uede de"cargar cualuier caudalde"de cero a un valor m$4imo ue de2ende del tamao de la bombaC di"eo 7condicione" de "ucci(n& La altura total generada 2or la bombaC la 2otencia reuerida 2aramoverla 7 la eficiencia 8rendimiento9 re"ultante ver0an con el caudal& La" interrelacione"de e"ta" variable" "e denominan Fcurva" caracter0"tica" de la" bomba"G& na forma t02icade re2re"entar e"ta" caracter0"tica" "e mue"tran en la" figura" +- 7 +)&

Figura 24 -ltura total de una bomba de una etapa para varios n.meros de revoluciones

n la figura +- "e 2uede ver la" caracter0"tica" de altura total de una bomba centrifuga deuna eta2a 2ara vario" nmero" de revolucione"& La" curva" ovale" re2re"entan 2unto" deigual rendimiento& 4i"ten diagrama" en ue en lugar de curva" de nmero con"tante derevolucione" =a7 curva" 2ara diferente" di$metro" del rodete 8figura +)9

34


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Figura 2! 5urvas donde se presentan distintos dimetros de rodetes

*&- Seme.an!a de bomba" centrifuga" D1E

La" bomba" 2ara 2o"eer "eme.an!a =idrodin$mica e" nece"ario ue "e cum2la

a9 Seme.an!a geomtrica: corre"2onde a la "eme.an!a de la" "u2erficie" ue limitan

el flu.o 82ro2orcionalidad entre dimen"ione" "imilare"C rugo"idad "u2erficialC=olgura"C etc9b9 Seme.an!a cinem$tica: ro2orcionalidad de la" velocidade" 8tri$ngulo" de

velocidade" "eme.ante"9c9 Seme.an!a din$mica: Igualdad en lo" nmero" de Re7nold"

or tantoC la" relacione" de "eme.an!a "e mue"tran a continuaci(n

35


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Q 1

Q 2=(n &3)1(n &3)

2

H1

H2

=(n2&2)1

(n2

&2

)2

N1

N2=(n3&5 1)1(n3&5

2)2

Si "e con"ideran lo" reg0mene" de traba.o "eme.ante" de una mi"ma bombaC connmero de revolucione" diferente"C la" relacione" de "eme.an!a "e "im2lificanC 7a

ue 3 7 "on lo" mi"mo"C uedando de la forma

Q 1

Q 2=

(n)1(n)2

H1

H2=(n2)1(n2)

2

N1

N2=(n3)1(n3)

2

& Bibliograf0a

1

irapeg!i0 %!inas +idr!licas0 ima9 :+ editores0 1&&8

2

; %ach!ca0 !lio 2"14 ;n lnea vaila'le9http9??esslidesharenet?e.linmach!ca7?presentacin/'om'as/centr)!gas

3

@ A0 6ntroduccion a laboratorio de mquinas hidrulicas7 Santiago0 2"16

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Documents

Laboratorio de Bba Centrifuga