INTRODUCCIN

La bomba es una turbomquina muy utilizada en la parte ingenieril, ESPECFICAMENTE EN LA HIDRULICA, la cual es utilizada bsicamente para llevar cierto caudal volumtrico de una condicin a otra debido a que las condiciones estn dadas de tal forma que el transporte no puede darse a condiciones ambientales de diseo del sistema, es por ello que dicha turbomquina permite dicho proceso al otorgar energa al sistema.Pero para poder saber qu tipo de bomba utilizar EN CIERTO SISTEMA A CIERTAS CONDICIONES TANTO DE OPERACIN COMO AMBIENTALES Y TIPO DE FLUJO una solucin de requerimiento sera disear dicha bomba a esas condiciones, buscando la eficiencia mxima, pero, sera una prdida de tiempo y dinero en realizar la fabricacin de una bomba especfica (a menos que el caso realmente lo amerite); como toda mquina en un entorno ingenieril est estandarizada, existen infinidad de bombas fabricadas en masa (coste relativamente bajo) agrupadas en familias de bombas (dinmicamente similares) las cuales poseen sus respectivas curvas caractersticas.En el presente trabajo abordamos el estudio de una bomba sometido a una prueba y con los datos obtenidos definir sus curvas caractersticas y con ello; realizando la variacin de factores como dimetro del impulsor, velocidad angular, o una combinacin de estas; realizar el trazado de curvas homlogas que definen su tendencia a ciertos valores de velocidad angular. No olvidar que la variar el dimetro del impulsor, tambin se realiza el trazado de curvas homlogas que definen a una familia de bombas

MARCO TERICOCURVAS CARACTERSTICASSon curvas propias de cada bomba las cuales definen su funcionamiento respecto a la variacin de valores de caudal, es decir, la relacin existente entre el caudal y valores de potencia, eficiencia y altura (P=f(Q), n=f(Q), H= f(Q)).Estas curvas son obtenidas experimentalmente en un banco de pruebas, las cuales son proporcionadas por los fabricantes a una velocidad angular determinada.

CURVA RENDIMIENTO VS CAUDALEl rendimiento es la relacin entre la potencia til y la potencia al freno, se considera prdidas por fuga (rendimiento volumtrico), por rozamientos de eje, y efecto de vrtice.

CURVA POTENCIA VS CAUDALTericamente, la potencia es funcin de caudal, altura y condiciones de peso especfico del flujo, entre la eficiencia (P = (Q.H.Y)/n).En la prctica, la posibles prdidas por rozamiento hidrulico, mecnico y posibles fugas dan lugar a la potencia al freno (P=T.N).Es por ello que esta tendencia se halla en laboratorio haciendo uso de una banda de freno y un dinammetro.

CURVA ALTURA VS CAUDALPara determinar experimentalmente la relacin H(Q) correspondiente a unas revoluciones (N) dadas, se ha de colocar un vacumetro en la aspiracin y un manmetro en la impulsin, o bien un manmetro diferencial acoplado a dichos puntos. En la tubera de impulsin, aguas abajo del manmetro, se instala una llave de paso que regula el caudal, que ha de ser aforado. La velocidad de rotacin se puede medir con un tacmetro o con un estroboscopio. Con un accionamiento por motor de corriente alterna, dicha velocidad vara muy poco con la carga.A modo de ejemplo, a continuacin se muestra dichas curvas para 2 bombas distintas:

LEYES DE BOMBASLas leyes de afinidad de bombas son muy utilizadas en aplicaciones de hidrulica, las cuales nos permiten expresar las relaciones entre las variables de una bomba tales como altura, caudal volumtrico, velocidad del eje, etc. con ello hallar las lneas de tendencia que rigen su rendimiento y su potencia y con ello hallar su respectiva curvas homlogas para diferentes valores de caudal en una sola bomba o la variacin del dimetro del impulsor, lo cual define a una familia de bombas.

CURVAS HOMLOGASEn lo que concierne a bombas, ventiladores, sopladores, etc. Las curvas homlogas son evidencia de una familia de bombas (funcionamiento similar en condiciones diferentes de velocidad angular o diferencias en caudal volumtrico). Dicho smil es de tipo dinmico.En nuestro caso, se realiz el trazado de curvas homlogas para una misma bomba para diferentes valores de velocidad angular.De lo dicho anteriormente, las leyes de afinidad son tiles para poder predecir caractersticas de descarga de altura de una bomba desde una caracterstica conocida a una velocidad angular diferente o caudal volumtrico (dimetro del impulsor).Dichas leyes son mostradas a continuacin:

Podemos observar las leyes debido al cambio de dimetro del impulsor, velocidad angular; y una combinacin de ambas, respectivamente.PARA NUESTRO CASO SE REALIZ LA TOMA DE DATOS PARA UN SISTEMA EN DONDE SLO SE DA LA VARIACIN DE LA VELOCIDAD ANGULAR.

A continuacin se muestra una imagen en donde se refleja lo descrito anteriormente.

BOMBAS EN PARALELOEn un sistema de bombeo con dos bombas instaladas en paralelo que descargan sobre un mismo cabezal de tubera, es importante conocer el comportamiento del conjunto, que se origina sumando los caudales de cada bomba manteniendo la misma carga. El caudal de cada bomba ser el que corresponde a cada una con la carga de funcionamiento requerida

Se muestra en la parte izquierda la curva originada de la conexin en paraleloBOMBAS EN SERIEEn el caso de una estacin de bombeo con dos bombas en serie es importante conocer el comportamiento del conjunto que se dar sumando el salto de ambas bombas (para un mismo caudal. El caudal de cada bomba ser el mismo y corresponder al caudal de funcionamiento (Qf).

DATOS DEL LABORATORIO:DATOS RECOGIDOS EN EL LABORATORIODIMENSIONESA (m^2)

D1 (cm)3.40.00080425

D2 (cm)4.80.001661906

t (cm)0.2

Z2-Z1 (m)0.07

N = 1170RPM (65%)T (N*m)P2 (kpa)P1 (kpa)Q (m^3/s)Temp (C)H (m) (%)

0.15292.1026.72.820

0.1628.52.10.00005726.82.787.8

0.1927.32.10.00030126.82.734.1

0.2522.51.70.00071726.82.5257.1

0.2820.21.60.0008526.92.4259.2

0.2918.71.40.00090426.82.3458.2

0.2918.61.50.00088726.92.356.5

CALCULOS Y RESULTADOSN= 1170RPM (65%)

T (N*m)P2 (kpa)P1 (kpa)Q (m^3/s)T (C)H (m) (%)V1 (m/s)V2 (m/s)H (m)P (kw)

0.15292.1026.72.820002.8120998980.01837836

0.1628.52.10.00005726.82.787.80.034297970.070873482.7613275590.01960358

0.1927.32.10.00030126.82.734.10.181117340.374261732.6442746360.02327926

0.2522.51.70.00071726.82.5257.10.431432340.891513832.2213080040.0306306

0.2820.21.60.0008526.92.4259.20.511460941.05688532.009623560.03430627

0.2918.71.40.00090426.82.3458.20.543953751.12402861.8828213360.0355315

0.2918.61.50.00088726.92.356.50.533724531.102890891.7905966590.0355315

AHORA PROCEDEREMOS A PROYECTAR LAS CURVAS CARACTERISTICAS DE LAS SIGUIENTES VELOCIDADES.PARA N=1314 RPM (73%)POR LA LEY DE SEMEJANZA DE BOMBAS

PROYECTAMOS PARA 1314RPM PARTIENDO DE N=1170RPM

Q1 (m^3/s)Q2 (m^3/s)H 1 (m)H 2 (m)P 1 (w)P 2 (w)

002.823.5568710118.3783623.1806581

0.0000576.4015E-052.783.5064189319.60358424.7260353

0.0003010.000338052.73.4055147923.27925629.3621669

0.0007170.000805252.523.1784804730.630638.6344302

0.000850.000954622.423.052350334.30627243.2705618

0.0009040.001015262.342.9514461535.53149644.815939

0.0008870.000996172.32.9009940835.53149644.815939

PARA N=1548 RPM (86%)POR LA LEY DE SEMEJANZA DE BOMBAS

PROYECTAMOS PARA 1548RPM PARTIENDO DE N=1170RPM

Q1 (m^3/s)Q2 (m^3/s)H 1 (m)H 2 (m)P 1 (w)P 2 (w)

002.824.9365017818.3783632.1719173

0.0000577.5415E-052.784.8664804719.60358434.3167118

0.0003010.000398252.74.7264378723.27925640.7510952

0.0007170.000948652.524.4113420130.630653.6198622

0.000850.001124622.424.2362887634.30627260.0542456

0.0009040.001196062.344.0962461535.53149662.1990401

0.0008870.001173572.34.0262248535.53149662.1990401

PARA N=1800 RPM (100%)POR LA LEY DE SEMEJANZA DE BOMBAS PROYECTAMOS PARA 1800RPM PARTIENDO DE N=1170RPM

Q1 (m^3/s)Q2 (m^3/s)H 1 (m)H 2 (m)P 1 (w)P 2 (w)

002.826.6745562118.3783643.4990769

0.0000578.7692E-052.786.5798816619.60358446.3990154

0.0003010.000463082.76.3905325423.27925655.0988308

0.0007170.001103082.525.9644970430.630672.4984615

0.000850.001307692.425.7278106534.30627281.1982769

0.0009040.001390772.345.5384615435.53149684.0982154

0.0008870.001364622.35.4437869835.53149684.0982154

Ahora que hemos obtenido los datos obtenidos tericamente procederemos a compararlos grficamente con los obtenidos experimentalmente.N= 1170RPM (65%)T (N*m)P2 (kpa)P1 (kpa)Q (m^3/s)Temp (C)H (m) (%)

0.15292.1026.72.820

0.1628.52.10.00005726.82.787.8

0.1927.32.10.00030126.82.734.1

0.2522.51.70.00071726.82.5257.1

0.2820.21.60.0008526.92.4259.2

0.2918.71.40.00090426.82.3458.2

0.2918.61.50.00088726.92.356.5

N = 1314RPM (73%)T (N*m)P2 (kpa)P1 (kpa)Q (m^3/s)Temp (C)H (m) (%)

0.2136.12.1026.83.550

0.2335.32.10.00009426.93.4710.1

0.2734.22.10.0003426.93.4331

0.3429.11.60.00079326.93.2454.3

0.3726.11.70.0009826.93.1659.6

0.3825.61.60.00126.93.1459.4

0.3822.71.40.00103726.92.9156.6

N = 1548RPM (86%)T (N*m)P2 (kpa)P1 (kpa)Q (m^3/s)Temp (C)H (m) (%)

0.32512.10275.080

0.3549.82.10.000113274.969.7

0.3947.720.000396274.8529.4

0.4939.61.50.000943274.5252.4

0.5534.81.10.0011527.14.3254.4

0.5734.61.30.00118827.14.3454.7

0.5832.20.90.00122727.24.1953.8

N = 1800RPM (100%)T (N*m)P2 (kpa)P1 (kpa)Q (m^3/s)Temp (C)H (m) (%)

0.51692027.26.940

0.5266.120.00013327.26.648.7

0.665.320.00047127.36.6827.3

0.75551.50.00109427.36.2847.7

0.8147.80.70.0013427.35.9951.2

0.8344.20.80.00139627.35.749.6

0.8441.40.80.00145127.45.5149.4

RESULTADOS DE DATOS EXPERIMENTALESN= 1170RPM (65%)V1 (m/s)V2 (m/s)H (m)P (w)Q (L/s)

002.812099918.3783600

0.034297970.070873482.761327619.6035840.057

0.181117340.374261732.644274623.2792560.301

0.431432340.891513832.221308030.6306000.717

0.511460941.05688532.009623634.3062720.85

0.543953751.12402861.882821335.5314960.904

0.533724531.102890891.790596735.5314960.887

N = 1314RPM (73%)V1 (m/s)V2 (m/s)H (m)P (w)Q (L/s)

003.53585117228.89643680

0.056561560.116879083.45483493931.64847840.094

0.204584370.422754123.34914710937.15256160.34

0.477162970.986011812.91120972546.78470720.793

0.589684371.218526582.61521301550.91276960.98

0.601718751.243394472.57682794852.28879041

0.623982341.289400062.23614671552.28879041.037

N = 1548RPM (86%)V1 (m/s)V2 (m/s)H (m)P (w)Q (L/s)

004.9847094851.87409920

0.067994220.140503574.86315586356.7372960.113

0.238280620.492384214.66797474863.22155840.396

0.567420781.172520983.93745357379.43221440.943

0.691976561.429903643.51507608889.1586081.15

0.714841871.477152633.47966263992.40073921.188

0.738308911.525645013.28147261394.02180481.227

N = 1800RPM (100%)V1 (m/s)V2 (m/s)H sistema (m)P (w)Q (L/s)

006.89976554596.132960

0.080028590.165371466.60521626698.017920.133

0.283409530.585638796.535986332113.09760.471

0.658280311.360273555.595841547141.3721.094

0.806303121.666148594.979578307152.681761.34

0.839999371.735778684.611657934156.451681.396

0.873093911.804165374.335683982158.336641.451

CALCULOS PARA SERIE Y PARALERODIMENSIONESA (m^2)

D1 (cm)3.40.00080425

D2 (cm)4.80.00166191

t (cm)0.2

Z2-Z1 (m)0.07

N= 1800RPM (100%) EN SERIET (N*m)P2 (kpa)P1 (kpa)Q (m^3/s)Temp (C)H (m) (%)

0.611542028.715.640

0.56146.92.20.00020729.414.9414.3

0.64131.21.60.00064129.513.5935.3

0.8386.90.90.00141429.710.144.8

0.961.30.30.001604307.8936.6

0.9159.40.40.00164130.37.7936.2

0.9259.70.60.00169730.87.5836.3

N = 1800RPM (100%) PARALELOT (N*m)P2 (kpa)P1 (kpa)Q (m^3/s)Temp (C)H (m) (%)

0.5384.22.1027.38.430

0.5482.62.20.0001527.78.135.9

0.52781.90.0005127.97.6919.7

0.59710.70.00135728.17.1141.4

0.6962.5-0.70.00194328.36.8149.5

0.7258.9-0.90.00211128.56.5550.1

0.7556.4-1.50.00220728.76.4149.3

RESULTADOSN= 1170RPM (65%) EN SERIEV1 (m/s)V2 (m/s)H (m)P (w)Q (L/s)

0015.564393574.7386640

0.124555780.2573826514.822840668.6125440.207

0.385701720.7970158513.305803778.4143360.641

0.850830311.758159788.9572178101.6935921.414

0.965156871.994404726.4434007110.2701601.604

0.987420472.040410326.2467724111.4953841.641

1.021116722.110040416.1982462112.7206081.697

N = 1314RPM (73%) PARALELOV1 (m/s)V2 (m/s)H (m)P (w)Q (L/s)

008.43901121372.92910240

0.090257810.186509178.26707641274.30512320.15

0.306876560.634131187.84308609271.55308160.51

0.816532341.687286297.34727879581.18522721.357

1.169139532.415915456.74022223394.94543521.943

1.270228282.624805726.43473624899.07349762.111

1.327993282.744171596.196070925103.201562.207

RECOMENDACIONES Es necesario tener conocimiento acerca de las curvas caractersticas para una turbomquina, en general, a modo de ejemplo, a ciertas condiciones de trabajo se podra dar el caso que se necesite un requerimiento hidrulico y no se cuente con la bomba adecuada. Existen tablas para bombas estandarizadas segn las leyes de bombas y con ello obtener una bomba adecuada para el requerimiento. Para cierto caso de requerimiento es importante utilizar una bomba que cumple con la eficiencia mxima posible y que cubra dicho requerimiento. Utilizar una bomba que cumple con el requerimiento pero que trabaje a una eficiencia relativamente baja a finales se puede traducir en prdidas de dinero debido a la poca eficiencia. De lo anterior, todo requerimiento debe ser copado por una bomba que las cumpla con seguridad dicho requerimiento y que trabaje con la mxima eficiencia posible. Se debe tener cuidado en la instalacin de bombas en paralelo respecto a las caractersticas de cada bomba, ya que puede suceder que una de las bombas no trabaje correctamente (en los peores casos no realice trabajo alguno). Al igual que en las bombas en paralelo, es importante conocer las curvas caractersticas de cada bomba, ya que se puede dar el caso de que una de las bombas solo aporte prdidas de carga al sistema, adems de consumir ms energa.