INTRODUCCIN

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

Facultad de Ingeniera Mecnica

Ensayo de Bombas Serie - ParaleloPROFESOR

: Ing. DUILIO AGUILAR

CURSO

:Lab. De Ing. Mecnica IIICDIGODEL CURSO :MN - 464ALUMNOS

:

2010-IIndice

Bombas Centrfugas

I.Introduccin

3

II.Objetivo de la experiencia

4

III.Fundamento Terico

4IV.Procedimiento y Equipos

11V.Datos experimentales

12VI.Tabla de resultados

14VIICurvas

16VIII.Conclusiones y recomendaciones

19IX.Bibliografa

20I. Introduccin Las bombas hidrulicas son ampliamente utilizadas desde principio de siglo, desplazando a las bombas volumtricas, debido a sus mltiples ventajas como son su bajo costo, su adaptabilidad a grandes capacidades, su sencillo control, la ausencia de vibraciones o la posibilidad de acoplamiento directo a un motor elctrico. Su campo de aplicacin se restringe, por el contrario, cuando son necesarios grandes saltos de presin con bajos caudales.

Las bombas son aparatos destinados a desplazar lquidos y gases. En amplio sentido se puede decir que: el objeto de una bomba es transportar un fluido, lquido o gas de un punto de baja presin a otro en la cual la presin es ms elevada.

Su principio de funcionamiento se basa en que la manera ms econmica de transportar fluidos; es mediante tuberas, intercaladas entre estas las bombas que proporcionan la energa necesaria para su desplazamiento, aspirando por un lado e impulsando por el otro.II. Objetivo:Los objetivos del presente laboratorio son:

Diferenciar los principios fundamentales de las turbomquinas, en nuestro caso Bombas.

Analizar y verificar las curvas y resultados obtenidos con los tericos.

III. Fundamento Terico:La Bomba es una mquina que absorbe energa mecnica y restituye al lquido que le atraviesa energa hidrulica.

Clasificacin De Las Bombas:a. Segn la direccin del flujo: bombas de flujo radial, axial y de flujo mixto.b. Segn la posicin del eje: bombas de eje horizontal, eje vertical y de eje inclinado.c. Segn la presin engendrada: bombas de baja presin, media y alta presin.d. Segn el nmero de flujos en la bomba: simple aspiracin, doble aspiracin y de dos flujo.e. Segn el nmero de rodetes: de uno o varios escalonamientos.Ecuacin De Elevacin (Ecuacin De Euler):Se define como el incremento de energa til adquirido por unidad de peso del fluido a su paso por la bomba o tambin como la altura de una columna de lquido a elevar. Para la determinacin de la altura de elevacin debe prescindirse de las prdidas en las tuberas de aspiracin y descargas ya que stas prdidas no dependen de la bomba.

Esta ecuacin es vlida tanto para lquidos y gases puesto que el volumen no aparece en ella; tambin indiferente del rodete.Tambin; si no consideramos la viscosidad, la altura de elevacin generada para una bomba determinada a cierta velocidad y capacidad permanece constante para cualquier fluido, de all que es familiar hablar en metros de lquido (agua).

Altura Efectiva De Una BombaViene a ser la altura que imparte el rodete o la altura terica (Hu) menos las prdidas en el interior de la bomba.

Tambin la altura efectiva comunicada por la bomba al fluido:

Donde: Zs Ze = altura geodsica.

s = peso especfico.

Perdidas En Las BombasClasificacin:1. Perdidas Internas:a. Prdidas volumtricas: Originadas por fugas del lquido al exterior o fuera del rodete.b. Prdidas hidrulicas: Las que pueden ser: Por friccin en el rotor, que se elevan con la velocidad.

Por choque, en el punto de diseo es cero para luego incrementarse en forma parablica.

2. Perdidas Externas:Pueden ser:

- Prdidas en cojinetes.

- Rozamiento en empaquetaduras.

- Reguladores y otros.

Las prdidas especficas son absorbidas por el motor.

Regulacin Por Estrangulamiento:En este caso la velocidad de rotacin (rpm) permanece constante, la regulacin se hace mediante una vlvula de estrangulamiento. Resultando el costo de instalacin bajo pero el costo de operacin es alto debido a las fuertes prdidas en el elemento de regulacin. Luego en la ecuacin.

, recipiente abiertos

, velocidades de nivel aproximadamente iguales

Por tanto:

Combinacin De Bombas1. Bombas En Serie:Es necesario alcanzar una mayor altura con igual caudal.

, (Terico)

2. Bombas En Paralelo:Se hace necesario un mayor caudal a igual altura.

, (Terico)

NSPHEl NPSH o cantidad de energa disponible en la boquilla de succin de la bomba es la presin atmosfrica menos la suma de la elevacin de la succin y la presin de vapor de agua (punto de ebullicin).

NSPH Disponible:Es una caracterstica del sistema en el que trabaja la bomba centrfuga, representa la diferencia entre la carga de succin absoluta existente y la presin de vapor a la temperatura dominante.

NSPH Requerida:Es una funcin del diseo de la bomba, representa el margen mnimo requerido entre la carga de succin y la presin de vapor a una capacidad determinada, en este caso intervienen muchos factores, rea de succin del impulsor, forma y nmero de labes, forma de los conductos de succin, etc.

Existe una marcada tendencia a indicar la limitacin de la capacidad succin en todas las bombas centrfugas en forma de NSPH capacidad.

Si el lquido va a estar caliente o a una presin que corresponda a su presin de vapor o esta cerca de ella, la bomba debe instalarse con carga en la succin y se tiene que indicar el sumergimiento disponible. Para lquidos que no sean agua, es necesaria la informacin de la temperatura de bombeo y presin de vapor.

CavitacinFenmeno de mquinas que trabajan con lquidos.

En caso de gases se presentan ondas de choque, los ventiladores sufren leves efectos de choque que hacen vibrar el motor.

En los compresores los choques son ms fuertes, esas ondas incrementan los golpes de ariete.

La cavitacin en las bombas (y en turbinas) produce dos efectos perjudiciales: disminucin del rendimiento y erosin; la cavitacin en las bombas est ntimamente relacionados.a. Con el tipo de bomba: En general el peligro de cavitacin es tanto mayor cuanto mayor es el nmero especfico de revoluciones.

b. Con la instalacin de la bomba: La altura de succin de la bomba debe ser escogida cuidadosamente.

c. Con las condiciones de servicio: El caudal de la bomba nunca debe exceder el mximo permisible para evitar cavitacin.

Presin De Vapor:Es la presin a una determinada temperatura a la que si se agrega calor, el lquido se vaporiza o viceversa, cuando se quita calor se condensa.Cuando la presin es baja la temperatura de saturacin es tambin baja, si nosotros obtenemos en una bomba una baja precisin producto de una alta depresin podemos alcanzar la presin de saturacin a la temperatura de bombeo del fluido; por la que el agua se evapora y ocurre la cavitacin.

Las condiciones de cavitacin se incrementan cuando:

La temperatura de bombeo crece.

La presin atmosfrica es baja.

En los sistemas de refrigeracin se bombean aguas fras y el peligro de cavitacin se aleja.

La ubicacin de las zonas donde puede producirse la cavitacin para las bombas (partes internas), es en la parte cncava.

Es preferible evitar la cavitacin que contrarresta sus perturbaciones eligiendo un material adecuado, por lo que resalta la gran influencia del acabado de las superficies (pulidas son excelentes), por lo que incluso hay que evitar las seales de las herramientas de mecanizacin.

Curvas De Friccin De Sistemas De TuberasPor conceptos bsicos de prdidas secundarias en ductos:

; con:

; con:

Luego afirmamos que la prdida por friccin de un sistema de tuberas, vlvulas y accesorios vara como una funcin cuadrtica de la capacidad de flujo a travs del sistema.

La bomba se disea con un exceso de carga ya que no se conoce con precisin el envejecimiento del circuito de tuberas.

Podemos comprobar que la altura de elevacin como aquella contra la cual debe operar la bomba:

Carga esttica.

Diferencia de presin que existe en el lquido.

Carga de friccin.

Prdida en la entrada y salida.

Elevacin correspondiente a la velocidad.

Relaciones Matemticas De Carga, Capacidad, Eficiencia Y PotenciaPotencia til De La Bomba: Es el peso de lquido bombeado en un periodo de tiempo, multiplicado por la carga desarrollada por la bomba.

Potencia Requerida Para Mover La Bomba: Es la potencia al eje:

Relaciones Caractersticas Entre Dos O Mas Bombas Que Tengan Diferente Dimetro

Donde: 1 : 1ra bomba

2 : 2da bomba

IV. Procedimiento y EquipoEn esta experiencia los equipos e instrumentos utilizados fueron los siguientes:

Banco de tuberas

Instalacin de bombas centrfugas

Vlvulas de compuerta

Manmetro

Bombas centrfugas 1HP / 1800 RPM

Cronmetro

Regla metlica

Ampermetro de pinza

Procedimientos seguidos en el laboratorio:

Se analiz el funcionamiento de las bombas con el objetivo de de determinar sus parmetros, como por ejemplo: altura til, potencia, eficiencia, etc. Se utilizaron 2 bombas centrifugas de 1 HP cada una, hacindolas funcionar individualmente y luego en conjunto y conectadas en un primer caso en serie y luego en paralelo. Se siguieron los siguientes pasos:

1.- Se verific, el estado de todas las llaves antes del encendido de la(s) bomba(s), cerrando o abrindolas segn se necesitaba en cada caso.

2.- Se tom la lectura de presin en el manmetro con una lectura inicial para flujo cero, es decir, con la llave principal cerrada totalmente.

3.- Se vara la abertura de la llave principal y se toma las medidas de presin, de caudal y de amperaje, para cada abertura, siendo seis (6) las aberturas utilizadas, es decir 6 puntos de operacin.

4.- Se cambia el estado de cada llave (abierta cerrada) segn se necesite obtener un funcionamiento de bomba individual, bombas en serie, o en paralelo.

V. Datos ExperimentalesVoltaje: 220 V

Factor de potencia: 0.83 (Consideracin)

Peso especfico del agua: 1000 Kg/m3Volumen =22.5x30x7=4725cm3Bomba A

Presin (PSI)htanque (cm)t (seg)I (Amperes)

30702.4

28721.552.62

25712.82.96

2278.033.08

1976.523.18

1676.383.2

1375.633.3

1074.763.44

Bomba B

Presin (PSI)htanque (cm)t (seg)I (Amperes)

40004.86

35723.85.08

28713.75.28

2179.485.48

1478.055.58

776.725.78

Bombas A y B en Serie

Presin (PSI)htanque (cm)t (seg)IA (Amperes)IB (Amperes)

64002.785

58716.22.85.22

48711.242.945.4

3878.53.025.56

2877.73.145.74

1876.653.25.82

876.133.265.9

Bombas en Paralelo

Presin (PSI)htanque (cm)t (seg)IA (Amperes)IB (Amperes)

40002.43.8

37744.92.524.82

32715.422.545.26

2576.272.845.3

1974.413.15.48

1373.423.225.62

V. Tablas de ResultadosBomba A

Htot (mH2O)CaudalPotencia Entregada (W)Potencia til (W)Eficiencia

2.660.00422.400.000.00

2.66219.26461.1242.569.23

2.66369.14520.9664.2312.33

2.66588.42542.0891.4316.87

2.66724.69559.6898.8917.67

2.66740.60563.2085.9015.25

2.66839.25580.8081.2613.99

2.66992.65605.4478.3312.94

Bomba B

Htot (mH2O)CaudalPotencia Entregada (W)Potencia til (W)Eficiencia

0.000.00855.360.000.00

4.32198.53894.0848.105.38

4.32344.89929.2867.317.24

4.32498.42964.4874.167.69

4.32586.96982.0859.826.09

4.32703.131017.2839.273.86

Bombas en Serie A y B

Htot (mH2O)CaudalPotencia Entregada (W)Potencia til (W)Eficiencia

0.000.00489.280.000.00

5.65291.67492.80117.2923.80

5.65420.37517.44140.7727.21

5.65555.88531.52149.2028.07

5.65613.64552.64123.1422.28

5.65710.53563.2095.3016.92

5.65770.80573.7651.508.98

Bombas en Paralelo A y B

CaudalPotencia Entregada (W)Potencia til (W)Eficiencia

0.00422.400.000.00

105.23443.5226.886.06

306.42447.0467.7015.14

753.59499.84130.0726.02

1071.43545.60140.5525.76

1381.58566.72124.0021.88

VI.Curvas

VIII. Conclusiones y Recomendaciones

Conclusiones:

-Se comprueba experimentalmente que cuando dos bombas trabajan en serie, la curva caracterstica del sistema es igual a la suma de las alturas para un mismo caudal de las curvas caractersticas de cada una de las bombas.

-Igualmente se comprueba experimentalmente que cuando dos bombas trabajan en paralelo, la curva caracterstica del sistema se obtiene a partir de la suma de los caudales para una misma altura de las curvas caractersticas de cada una de las bombas.

-La eficiencia total de las bombas, y de los sistemas en serie y en paralelo es muy baja. Esta baja eficiencia de las bombas puede atribuirse a un aumento de prdidas internas en las bombas por envejecimiento. Adems, el valor de la potencia til en las tablas es menor a la real ya que dicha potencia es obtenida a partir del caudal y la altura y estos parmetros se ven afectados por la condicin de las tuberas. En efecto, el caudal medido es menor al real debido a que existen fugas de agua en las tuberas. Adems las prdidas primarias y secundarias son mayores a las obtenidas debido al envejecimiento de las tuberas (por lo que la altura total real es mayor)

Recomendaciones:

Se recomienda dar mantenimiento a las bombas del banco de pruebas.

Se recomienda adems cambiar las tuberas y accesorios del banco y corregir el problema de fugas.

-Se recomienda la toma de mayor cantidad de puntos, especialmente en zonas cercanas a altura H=0. En este sentido, es recomendable el uso de otro manmetro de mayor precisin.

X. Bibliografa:

-Manual del Laboratorio de Ingeniera Mecnica III

-Mecnica de FluidosAutores: Merle C. Potter y David C. Wiggert

-El Laboratorio Del Ingeniero MecnicoAutor: Jesse Seymour Doolittle

Ed. Hispano Americana S.A. / Buenos Aires, 1971

-Bombas. Su Seleccin Y AplicacinAutor: Tyler G. Hicks

Ed. Universal ... (1960)

-Mecnica De FluidosAutor: Irving H. Shames

Ed. Mc Grw Hill / Colombia, 1997

-Turbomquinas IAutor: M. Salvador G.

Ed. Ciencias.

Solo Bomba A

Solo Bomba B

Bombas A y B en Serie

Bombas A y B en Paralelo

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