164274688 bomba centrifugas

5/24/2018 164274688 Bomba Centrifugas

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Laboratorio de Mecnica De fluidos

1

Bombas Centrifugas.

De los reyes Montes Wilmer Enrrique1, Gutirrez Sierra Daniela Mara

2, Lagares Navas Jesus

4

Rodrguez Heilbrn Carolina3

1, 2, 3,4 Estudiantes de Ingeniera Mecnica, Universidad del Atlntico.

Resumen

La prctica de laboratorio consisti en la operacin de una bomba centrfuga para observar las

presiones de entrada y salida, teniendo en cuenta la frecuencia con la que se hacan losrecorridos. Se trabajaron con tres frecuencias distintas que fueron medidas con un frecuencmetro

que se encontraba ensamblado en el sistema de la bomba. EL volumen del fluido fue constante

durante todo el proceso y el tiempo que tardaba ese fluido en hacer un ciclo en el sistema fue

obtenido midiendo el tiempo en el que una de las manecillas de un contador de volumen daba

una vuelta completa para as poder obtener informacin como el caudal y la potencia hidrulica

del fluido.

Palabras clave:bomba centrfuga, presin, frecuencia.

Abstract

The lab consisted of a centrifugal pump operation to monitor the input and output pressures,

taking into account the frequency with which paths are made. It worked with three different

frequencies which were measured with a frequency which was assembled in the pump system.

Fluid volume was constant throughout the process and that the time taken to cycle the fluid in the

system was obtained by measuring the time in which one of the hands of a volume meter gave a

full turn in order to obtain information as the flow rate and hydraulic fluid power.

Key words: centrifugal pump, pressure, frequency.

Introduccin

a primera bomba conocida fue descrita

por Arqumedes y se conoce como

tornillo de Arqumedes, descrito por

Arqumedes en el siglo III a. C., aunque este

sistema haba sido utilizado anteriormente

por Senaquerib, rey de Asiria en el siglo VII a.

C.

En el siglo XII, Al-Jazari describi e ilustr

diferentes tipos de bombas, incluyendo

bombas reversibles, bombas de doble accin,

bombas de vaco, bombas de agua y bombas

de desplazamiento positivo.

Las bombas hidrulicas son una mquina

generadora que transforma la energa

(generalmente energa mecnica) con la que

es accionada en energa hidrulica del fluido

incompresible que mueve. El fluido

incompresible puede ser lquido o una

L


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mezcla de lquidos y slidos como puede serel hormign antes de fraguar o la pasta de

papel. Al incrementar la energa del fluido, se

aumenta su presin, su velocidad o su altura,

todas ellas relacionadas segn el principio de

Bernoulli. En general, una bomba se utiliza

para incrementar la presin de un lquido

aadiendo energa al sistema hidrulico, para

mover el fluido de una zona de menor

presin o altitud a otra de mayor presin o

altitud.

Imagen 1; Bomba hidrulica manual.

Existe una ambigedad en la utilizacin del

trmino bomba, ya que generalmente es

utilizado para referirse a las mquinas de

fluido que transfieren energa, o bombean

fluidos incompresibles, y por lo tanto no

alteran la densidad de su fluido de trabajo, a

diferencia de otras mquinas como lo son los

compresores, cuyo campo de aplicacin es la

neumtica y no la hidrulica. Pero tambin

es comn encontrar el trmino bomba para

referirse a mquinas que bombean otro tipo

de fluidos, as como lo son las bombas de

vaco o las bombas de aire, en este caso se

utilizaran las llamadas bombas centrifugasque se encuentran dentro de los tipos de

bombas hidrulicas.[]

Marco terico

Las Bombas centrfugas tambin llamadas

Rotodinmicas, son siempre rotativas y

transforma la energa mecnica de un

impulsor. El fluido entra por el centro del

rodete, que dispone de unos labes para

conducir el fluido, y por efecto de la fuerzacentrfuga es impulsado hacia el exterior,

donde es recogido por la carcasa o cuerpo de

la bomba, que por el contorno su forma lo

conduce hacia las tubuladuras de salida o

hacia el siguiente rodete se basa en la

ecuacin de Euler y su elemento transmisor

de energa se denomina impulsor rotatorio

llamado rodete en energa cintica y

potencial requeridas y es este elemento el

que comunica energa al fluido en forma de

energa cintica.

Imagen 2; Partes de una bomba centrifuga.


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3

Las Bombas Centrfugas se pueden clasificarde diferentes maneras:

Por la direccin del flujo en:Radial,Axial y Mixto.

Por la posicin del eje de rotacin oflecha en: Horizontales, Verticales e

Inclinados.

Por el diseo de la coraza (forma)en: Voluta y las deTurbina.

Por el diseo de la mecnico corazaen: Axialmente Bipartidas y las

Radialmente Bipartidas.

Por la forma de succin en: Sencillay Doble.

Aunque la fuerza centrfuga producida

depende tanto de la velocidad en la periferia

del impulsor como de la densidad del lquido,

la energa que se aplica por unidad de masadel lquido es independiente de la densidad

del lquido. Por tanto, en una bomba dada

que funcione a cierta velocidad y que maneje

un volumen definido de lquido, la energa

que se aplica y transfiere al lquido, (en

pascales, Pa, metros de columna de agua

m.c.a. o o pie-lb/lb de lquido) es la misma

para cualquier lquido sin que importe su

densidad. Tradicionalmente la presin

proporcionada por la bomba en metros de

columna de agua o pie-lb/lb se expresa enmetros o en pies y por ello que se denomina

genricamente como "altura", y an ms,

porque las primeras bombas se dedicaban a

subir agua de los pozos desde una cierta

profundidad (o altura).

Las bombas centrfugas tienen un uso muyextendido en la industria ya que son

adecuadas casi para cualquier uso. Las ms

comunes son las que estn construidas bajo

normativa DIN 24255 (en formas e

hidrulica) con un nico rodete, que abarcan

capacidades hasta los 500 m/h y alturas

manomtricas hasta los 100 metros con

motores elctricos de velocidad normalizada.

Estas bombas se suelen montar horizontales,

pero tambin pueden estar verticales y para

alcanzar mayores alturas se fabricandisponiendo varios rodetes sucesivos en un

mismo cuerpo de bomba. De esta forma se

acumulan las presiones parciales que ofrecen

cada uno de ellos. En este caso se habla de

bomba multifsica o multietapa, pudindose

lograr de este modo alturas del orden de los

1200 metros para sistemas de alimentacin

de calderas.

Constituyen no menos del 80% de la

produccin mundial de bombas, porque es la

ms adecuada para mover ms cantidad de

lquido que la bomba de desplazamiento

positivo.

Los impulsores convencionales de bombas

centrfugas se limitan a velocidades en el

orden de 60 m/s (200 pie/s).[]

Marco Experimental

El objetivo de la experiencia fue observar pormedio de la prctica el funcionamiento de

una bomba centrifuga. Para lo anterior se

sigui la siguiente metodologa:

Se llen el tanque de almacenamientocon el fluido (agua)


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4

Imagen 3; tanque de almacenamiento y motobomba

(bomba centrifuga).

Se seleccion una frecuencia en elfrecuencmetro.

Imagen 4; frecuencmetro a 30 hz.

Ir variando el flujo del agua con la vlvulade entrada para tomar distintos datos de

presin.

Imagen 5; Conjunto tanque-bomba, (vlvula de

control, manmetro, tanque de almacenamiento y

bomba).

Se tom el tiempo con un contador devolumen y un cronometro en el que un

litro de agua hacia el ciclo.

Imagen 6; Medidor de volumen.

Nota: todo esto en 6 diferentes posiciones

de la vlvula

Se repiti el mismo procedimiento conotras dos medidas de frecuencia.


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Anlisis y Resultados

En la experiencia se trabaj con un volumen

constante y tres frecuencias distintas,

variando as la presin del sistema. El

volumen fue de 10 L, a continuacin se

especificaran las tablas de datos y resultados

para el clculo de caudal, altura de presin o

head pressure y presin hidrulica para cada

una de las corridas a frecuencias diferentes.

Lectura del transformador (Hertz): 30

Corrida Tiempo

(s)

PS (psf) PE (psf)

1 53.82 1152 -127.84

2 20.01 1008 -41.77

3 11.11 720 -69.61

4 9.44 576 -114.16

5 8.29 432 -142.01

6 7.28 288 -167.07Tabla No 1. Datos para 30 Hz.

Es necesario saber la cantidad de fluido que

fluye por la tubera por unidad de tiempo,

por lo que se debe buscar el caudal () en elsistema para cada una de las corridas ya que

es un parmetro importante en el clculo de

potencia hidrulica, se va a utilizar

como

unidad de medida.

Como se va a trabajar con esta unidad de

medida es necesario especificar que

.

Adems, se debe de tener en cuenta laaltura de presin o head pressure que es la

energa que tiene el fluido debido a la

presin ejercida por su contenedor, en este

caso la tubera, es necesario su clculo al

igual que el caudal debido a que es un

parmetro importante a la hora de hablar de

potencia hidrulica.

Donde es el peso especfico del agua, es

decir

. Con respecto a la potencia

hidrulica () se denomina de la

siguiente forma:

Corrid

a

Tiemp

o (s)

Caud

al(

)

Ha

(ft)

HHP

(W)

1 53.82 0.006

5

20.5

1

8.32 0.01

5

2 20.01 0.017 16.8

2

17.8

4

0.03

2

3 11.11 0.032 12.6

5

25.2

6

0.04

6

4 9.44 0.037 11.0

6

25.5

4

0.04

6

5 8.29 0.042 9.20 24.1

1

0.04

46 7.28 0.048 7.29 21.8

4

0.04

0Tabla No 2. Resultados de clculo de caudal, altura de

presin (head pressure) y potencia hidrulica para 30

Hz.


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6

De la misma manera se realiz con lascorridas para las frecuencias de 33 y 36 Hz

obteniendo los resultados que se muestran

en las siguientes tablas.

Lectura del transformador (Hertz): 33

Corrida Tiempo

(s)

PS (psf) PE (psf)

1 46.21 1440 -10.24

2 13.18 1152 -27.843 9.33 864 -43.20

4 8,23 720 -97.92

5 7.60 576 -142.56


Corrid

a

Tiemp

o (s)

Caud

al

(

)

Ha(ft)

HHP

(W)

1 46.21 0.007

6

39.4

9

18.7

3

0.03

4

2 13.18 0.027 18.9

1

31.8

6

0.05

8

3 9.33 0.038 14.5

4

34.4

8

0.06

3

4 8,23 0.043 13.1

1

35.1

8

0.06

4

5 7.60 0.046 11.5

2

33.0

7

0.06

0

6 6.79 0.052 9.99 32.4

2

0.05



Hz.

Lectura del transformador (Hertz): 36Corrida Tiempo

(s)

PS (psf) PE (psf)

1 25.32 1728 0

2 10.14 1296 -56.16

3 7.96 1008 -110.88

4 7.13 864 -142.56

5 6.59 720 -167.04


Corrid

a

Tiemp

o (s)

Caud

al

(

)

Ha(ft)

HHP

(W)

1 25.32 0.014 27.6

9

24.1

9

0.04

4

2 10.14 0.035 21.6

7

47.3

3

0.08

6

3 7.96 0.044 17.9

3

49.2

3

0.09

0

4 7.13 0.049 16.13 49.32 0.090

5 6.59 0.053 14.2

2

47.0

3

0.08

6

6 6.40 0.055 12.7

2

43.6

6

0.07



Hz.

Los resultados determinados para cadafrecuencia trabajada, se utilizaron para

realizar una grfica de altura de presin

(head pressure) vs caudal de la bomba

(grfica 1).


7/8


7

Grfica No 1. Altura de presin (head pressure) vs

caudal de la bomba.

Comparando la grfica de cabeza de presin

vs caudal obtenida experimentalmente con

la descrita de manera terica para una

bomba centrfuga, se establece cierta

similitudes entre las dos grficas, puesto que

las dos son funciones polinmicas de

segundo orden. La variacin de las curvas de

cabeza de presin con respecto al caudal es

de acuerdo a lo previsto por la teora, la

cabeza presin parte de un punto de carga

de cierre a un punto de descarga libre. Con el

aumento de la frecuencia con la cual se

trabaja la bomba, se produce un aumento en

sus rpm, lo cual produce que a mayores rpm,

mayor sea la capacidad de la bomba, esto se

comprueba a travs de las grficas

obtenidas, para cada caso a mayor

frecuencia la curva se desplaza hacia arriba a

la derecha, es decir tiene un desplazamiento

positivo.

Adems de esto se establece que a mayoresfrecuencias de trabajo, se suministra mayor

energa til al fluido, lo cual se ve reflejado

en valores ms altos de presiones de salida y

potencia hidrulica (HHP).

Conclusiones

Gracias a esta experiencia podemos concluir

que para que una bomba centrifuga pueda

impulsar un fluido atreves de una tuberaaprovechando la energa mecnica

suministrada por los alavs dentro de su

carcasa, hay que tener muy en cuenta las

caractersticas propias del fluidos como

viscosidad, fuerza de adhesin ya que estas

caractersticas influyen en el transporte del

fluido.

As mismo las caractersticas del motor o

fuente de potencia, ya que estas

proporcionan la fuerza con la cual el fluido vaa ser impulsada, estas caractersticas son

tanto la frecuencia que posea o con la que se

opere el motor, asi como el nmero de

alavs en su flecha o el tamao de la carcasa.

Por ultimo hay que tener presente los

principios vacos de la mecnica de fluidos

como son los relacionados con presin y

caudal, ya que mientras se alteraba el rea

por la cual el fluido de transportaba dentro

de la tubera, el caudal se vea afectado y as

mismo la presin.

Referencias

[]STREETER, Vctor L. Mecnica de losfluidos. Espaa 1968. McGraw-Hill. Octava

edicin.

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025

0.

035

0.

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0.

050

0.

055

30 Hz

33 Hz

36 Hz


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[] MOTT, Robert. Mecnica de fluidosaplicada cuarta edicin. Prentice Hall,

Mxico.

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