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Bomba centrifugas

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by

Ricardo Cotamo

on 4 October 2012

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Transcript of Bomba centrifugas

BOMBAS CENTRIFUGAS Martinez Mabel
Rubio Isabel
Santos Juan D.
En el presente informe de laboratorio se pretende realizar la caracterización de la bomba centrifuga mediante la obtención de sus curvas características.

La bomba centrifuga es el tipo de bomba más utilizado en la industria debido a su economía y versatilidad, además de las diferentes ventajas que tiene con respecto a los otros tipos de bombas que hay en el mercado. INTRODUCCIÓN Objetivo General
Conocer mediante experimentación el funcionamiento de las bombas centrífugas, utilizando conceptos y herramientas básicas.

Objetivos específicos
Identificar los elementos que componen el sistema de la bomba centrífuga.
Distinguir y analizar las variables que determinan el desempeño de la bomba centrífuga. OBJETIVOS
Una bomba centrífuga es un dispositivo que transforma la energía mecánica de un impulsor rotatorio en la energía cinética y potencial requerida. Bomba centrifuga En una bomba centrífuga, el líquido, por medio de la presión atmosférica u otra presión de proceso, se ve forzado a pasar por un conjunto de alabes en movimiento. Estos alabes constituyen un impulsor que imprime velocidad, la cual se convierte en presión al descargar el líquido sobre el espacio disponible en la carcasa de la bomba. Relaciona presión, velocidad y altura de los diferentes puntos situados a lo largo de una línea de proceso. El teorema expresa que: Teorema de Bernoulli: Anillo de descaste Empaquetadura Eje Rodete Entrada Voluta Salida Difusor Hay que hacerlo entre la brida de aspiración(a) y la de impulsión (i), y se debe tener en cuenta la energía que proporciona la bomba al fluido (altura de la bomba, Hb), quedando la ecuación: Ecuación de Bernoulli aplicado a una bomba Se refiere a las condiciones mínimas que deben existir en la aspiración de una bomba para evitar cavitación. Puede ser: NPSH (Net Positive Suction Head): NPSH requerida de la bomba Es una característica propia de la bomba, se define como la energía necesaria para llenar la parte de aspiración y vencer las pérdidas por rozamiento y aumentar la velocidad. es la energía del líquido que una bomba necesita para funcionar satisfactoriamente sin cavitación.Este valor lo determina el diseñador de bombas. NPSH disponible del sistema se define como la energía que tiene un líquido en la toma de aspiración de la bomba (independientemente del tipo de esta) por encima de la energía del líquido debida a su presión de vapor. , debe cuidarse que la NPSHD tiene que ser mayor que la NPSHR.
Es la formación de burbujas de vapor o de gas en el seno de un líquido, causada por las variaciones que este experimenta en su presión, y cuyas consecuencias son:

-Disminución de la capacidad de bombeo.
-Disminución del rendimiento de la bomba. Se trazan casi siempre para una velocidad de giro de la bomba, w, constante. El caudal, Q, se toma como la variable independiente básica, y como variables dependientes suelen tomarse la altura manométrica H, la potencia consumida por la bomba PB, y el rendimiento "n" .
Las variables anteriores dependen de la densidad, viscosidad del fluido, caudal, características propias de la maquina (velocidad de giro, diámetro característico y rugosidad del material). Cavitación: Curvas características de la bomba Curva de altura (H) Da la altura total de la bomba en función del caudal Q. Cuando los diámetros de las tuberías de entrada y salida de la bomba son iguales, la altura de elevación queda reducida a: Dónde:
Pd = presión de descarga
PS= presión de succión
=g = Peso específico del líquido bombeado Se basa en la medida de una diferencia de presiones. Consiste en dos troncos de cono unidos por un tubo y éste a su vez está conectado a la conducción por otro tubo, este tubo contiene mercurio y constituye un manómetro diferencial que determina la diferencia de presiones entre esos dos puntos. Medidor de caudal (Tubo Venturi) DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO Tanque de almacenamiento Se cuenta con un tanque en el que se almacena el agua que circula a través del equipo. La línea punteada indica el nivel hasta donde llega el líquido.
El motor de la bomba está separado de esta con fines didácticos, a su vez se le ha adaptado un dinamómetro para medir su torque. Motor de la bomba y dinamómetro. La bomba de tipo centrifuga da energía cinética al agua del tanque para llevarlo por la tubería y devolverla al tanque. Bomba Se encargan de enviar el líquido desde el su centro hacia su exterior es decir la carcasa de la bomba. Impulsor Se utilizan tres manómetros para medir las caídas de presión en el Venturi, entrada y salida de la bomba. Manómetro de mercurio Debido a que el motor trabaja con corriente a 220 V, se usan dos reóstatos para regular el amperaje. En la fotografía se pueden divisar la cuchilla y el interruptor para darle paso a la corriente eléctrica. Reóstatos METODOLOGÍA Y RESULTADOS Antes de iniciar la experiencia y encender el equipo se debe estar seguro de lo siguiente:
La válvula con la que se controla el flujo a la salida de la bomba debe estar totalmente abierta.
Ambos reóstatos deben marcar cero.
El dinamómetro debe estar marcando cero.
Medir el volumen de agua en el tanque. Las propiedades de los fluidos y de los accesorios que se utilizaron en esta práctica se presentan en la siguiente tabla: Válvula de compuerta de 1 in de diámetro hecha en Cobre.
Codos de rosca con un K=0,9
Viscosidad=8,383*10-7 [m2/s]
T=28°C Bajar la cuchilla verde para dar paso a la corriente.
Encender el motor con el interruptor.
Subir el amperaje con los reóstatos hasta 20, esto se debe hacer de forma simultánea.
La válvula totalmente abierta se cierra 6 1/2 giros, se toma la altura en el manómetro que está conectado al Venturi.
Haciendo uso de un balde se toma determinada cantidad de líquido en determinado tiempo.
El tiempo debe ser cronometrado entre el momento en que el agua cae al balde y el momento en que deja de caer.
Con una probeta medir el volumen de líquido que se obtuvo en el balde.
Repetir el procedimiento anterior cerrando la válvula. CALIBRACIÓN DEL VENTURI Caudales a diferentes caídas de presión. Se calcula el Cv graficando el Q_real contra el Q_teórico: Se obtiene un valor de Cv= 0,8532 RELACIONA LA CARGA DISPONIBLE Y LA CARGA NECESARIA Relación lineal entre el caudal y la caída de presión en el Venturi Bajar la cuchilla verde para dar paso a la corriente.
Encender el motor con el interruptor.
Subir el amperaje con los reóstatos hasta 40, esto se debe hacer de forma simultánea.
Con el tacómetro y el cronómetro medir el número de revoluciones del motor, en esta experiencia se toman para un tiempo de aproximadamente 60 s. Se gira la válvula para cambiar el flujo de agua, se registra la variación de presión en el Venturi.
Registrar valor de la fuerza con el dinamómetro conectado al motor.
Se leen los valores de altura de agua y mercurio en los manómetros instalados a la entrada y salida de la bomba, esto con el fin de poder determinar las presiones de succión y descarga respectivamente. Con los datos tomados se calculó la presión de succión, descarga y la altura de la bomba a 40 A La curva de H vs. Q se muestran a continuación: Curva característica Cabeza bomba vs. Caudal a 40 A Ahora se calcula la carga necesaria del sistema para cada valor de Q_real Este valor de carga se obtiene partir del balance de energía mecánica para el sistema bomba-tuberías considerando todas las pérdidas menores (el venturímetro no se considera). Para el balance el punto 1 corresponde a la altura del nivel de agua del tanque y el 2 al punto de descarga en la parte superior del tanque. Luego de realizar el balance para cada punto se obtienen los siguientes datos: Con los datos hallados anteriormente se obtiene: Se superponen la curva de la gráfica 2 y 3 para encontrar el punto de operación: Curva de la carga necesarias vs caudal a 40 A En la gráfica se encuentra que el punto de operación está ubicado a aproximadamente 0,0014 m3/s, con una pérdida de carga de 2,8m. Se realiza una gráfica de eficiencia vs caudal y se encuentra que el punto de mejor eficiencia está a aproximadamente 0,0012 m3/s, con una eficiencia de 36%. Generación de la curva de NSPH disponible de la bomba Pérdida de carga total: Datos necesarios:
Pv (25°C) [Pa]=3169,87
Diámetro de tubería[m]=0,0254
Longitud de tubería [m]= 1,734
Coeficiente en pérdida de accesorios (Codos) KL=0,9
Z [m]=0,5613
Patm [Pa]=101325 Se calculan los valores de NSPHD Y NSPHR, empleando las siguientes relaciones: De la gráfica 6 se encuentra que el caudal máximo de operación para evitar el fenómeno de cavitación es de 0,0028 m3/s. ANÁLISIS DE RESULTADOS CALIBRACIÓN DEL VENTURI Se observó una relación directa entre la caída de presión y el flujo a través de la tubería debido a que a medida que ésta se cerraba los valores de la caída de presión registrados en el manómetro conectado al Venturi disminuían.
Con estos datos se puede encontrar el valor del caudal en función de un dato de caída de presión. El comportamiento de las curvas características de la carga vs el caudal sigue la tendencia descrita por la literatura para este tipo de gráficas. Al superponer estas curvas características es posible encontrar caudal de operación de la bomba.
CURVAS CARACTERISTICAS
Curva H vs. Q
La NPSHD se reduce cuando el caudal va aumentando, esto es debido, a las pérdidas por fricción en la tubería de succión.
Mientras que la NPSHR, que es función de la velocidad en la tubería de succión aumenta con el cuadrado de su capacidad.
CURVAS NPSHD Y NPSHR vs. Q A mayor velocidad en el fluido es necesario un NPSHR mayor, ya que se necesita mayor energía para llenar la parte de aspiración y vencer las pérdidas por rozamiento
El punto de intersección de las curvas NPSHD y NPSHR muestra el valor del máximo Q que lleva el fluido, al sobrepasar este valor comienza el fenómeno de cavitación, lo que indica una altura estática baja, o excesiva pérdida de carga en la aspiración. Conclusiones Cuando las caídas de presión aumentan en el Venturi, el caudal aumenta, de esta forma se demuestra la proporcionalidad directa de la ecuación de ajuste. Las curvas obtenidas experimentalmente muestran comportamientos semejantes a los que muestra la literatura, se puede concluir entonces que los resultados concuerdan con la teoría de bombas centrifugas. A medida que el caudal aumenta NPSHD se reduce debido a las pérdidas fricción en la tubería de succión. Mientras que la NPSHR va amentando proporcional al cuadrado del mismo. El punto donde se interceptan las curvas NPSHR y NPSHD muestra el caudal máximo al cual se puede operar la bomba para evitar el fenómeno de cavitación. Para una variación de flujo volumétrico que se quiera determinar existe un delta de presión medido por el manómetro. La conclusión final de esta práctica es que la bomba centrífuga que se utilizó para estas pruebas a 40 A tiene un punto de operación ubicado a aproximadamente 0,0014 m3/s, con una pérdida de carga de 2,8m. El punto de mejor eficiencia está a aproximadamente 0,0012 m3/s, con una eficiencia de 36%. Para evitar el fenómeno de cavitación, es necesario no sobrepasar caudales de 0,0028 m3/s.
•J.Acedo Sánchez. Control Avanzado de procesos.España 2003. Pag.314-320
•Merle.C.Potter. Mecánica de fluidos. Tercera edición.
BIBLIOGRAFIA
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