guión 2 curvas características

LABORATORIO DE INGENIERÍA II FACULTAD DE QUÍMICA

GUIÓN 2 [2016-1] 1

GUIÓN 2

DETERMINACIÓN DE CURVAS CARACTERÍSTICAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS

PROBLEMA

Operar de manera individual las bomba de ¾, 1 y 1.5 HP, instaladas en el módulo de bombeo (Fig. 1); Con la información resultante construir para cada una, las curvas características (gráficas): Capacidad (flujo volumétrico) VS Columna (cabeza), Capacidad (flujo volumétrico) VS Potencia eléctrica y Capacidad (flujo volumétrico) VS Eficiencia; Para seleccionar la bomba que satisfaga un flujo volumétrico de 60 L/min. Y una cabeza de 19 metros en el sistema hidráulico e indicar la eficiencia y la potencia con que opera en ese punto.

PARTE EXPERIMENTAL

Medidas de higiene y seguridad

Evitar derrames de agua en elementos e instalaciones eléctricas y áreas de

trabajo.

Mantener interruptor de electricidad principal (Fig.2) apagado (hacia abajo)

antes de colocar el vatímetro.

Fig. 1

Fig. 2


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Materiales

Analizador de calidad de energía eléctrica AEMC modelo 3910 o 8030

Estroboscopio DT-900

Agua a temperatura ambiente

Servicios auxiliares

Corriente eléctrica. Descripción del equipo

El equipo está integrado por un sistema de bombeo (módulo de bombeo) acoplado a un sistema de tuberías conectadas a dos intercambiadores de calor con una salida principal a la azotea del LIQ y una salida lateral. Véase Figuras 4, 5 y DTI anexo.

Las partes principales que constituyen el sistema de bombeo (modulo de bombeo) se describen en la siguiente ficha técnica.

Ficha técnica del “Modulo De bombeo Múltiple” MBM

Componentes Especificaciones

Bomba centrifuga Marca: Weg. Modelo: MSL MJ Motor eléctrico

monofasico de: ¾ de HP, 60 Hz. 110 Voltios RPM:3370

Diámetro en la Succión: 1 ¼ de pulgada Diámetro en la

Descarga: 1.0 pulgada

Bomba centrifuga Marca: Weg. Modelo: MSL MJ Motor eléctrico

monofasico de: 1.0 de HP, 60 Hz. 110 Voltios RPM:3490



Fig. 5

Acoplamiento (unión de tuberías de PVC

con tuberías de tubo galvanizado)

Fig. 4

Equipo


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Características del equipo Las 3 bombas que lo integran pueden operar: individuales, en arreglos en serie, Paralelo o mixtos. Trayectorias; El fluido, en el sistema puede circular por:

Las tuberías únicamente

por las tuberías y el intercambiador de calor horizontal

por las tuberías y el intercambiador de calor inclinado

por las tuberías y los dos intercambiadores de calor

Desarrollo experimental 1.- Asegúrese de que no hay corriente eléctrica en el panel de control bajando el interruptor eléctrico. Fig. 2 2.- Abrir las tapas del tablero de control (Fig. 6) y gabinete auxiliar e instalar el

analizador de calidad de energía como se indica en la (Fig. 7) (Consultar Montaje

del vatímetro digital 3910 en el anexo)

3.- Alineación de las bombas

Bomba centrifuga Marca: Weg. Modelo: MSL MJ 3910 Motor eléctrico

monofasico de: 1 1/2 de HP, 60 Hz. 110 Voltios RPM: 3410



2 Tanques contenedores Material de construcción: Polietileno Capacidad: 120

Litros(el de alimentación con indicador de nivel)

Estructuras De aluminio para soportar Bombas y accesorios de hierro

para soportar Tanques contenedores

Manómetros 6 Manómetros de diferentes marcas y rangos de medición

Rotametro Con rango de 0 a 250 l/min.

Tuberías Para Succión: Diámetro nominal 1-1/4 pulgada de cobre Para

descarga: Diámetro nominal 1.0 pulgada de cobre

2 Transmisores de presión manométrica con

conexiones múltiples

Marca Rosemount

Fig. 6

Tablero de control

Fig. 7

Instalació del analizador de

calidad de energía eleéctrica


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Interconectar la succión de la bomba a operar, con el contenedor de agua (Tomar como referencia Fig. 8). Para la alineación de la bomba a operar, consultar la Tabla 1. “Alineación de las válvulas”. En el anexo

4.- Activar el interruptor principal de corriente eléctrica Fig.2 (suba el suich) y el del gabinete de control (colocar la perilla en la posición on y jalar el botón de paro de emergencia, estos se encuentran en la tapa del panel de control). 5.- Una vez alineada la bomba a operar, interconectar la toma de presión en la entrada y salida de la placa de orificio del sistema Manifold accionando las válvulas correspondientes, asegúrese que la línea no contenga burbujas de aire.

Co

nten

edo

r de agu

a

Bo

mb

as

Fig.8

Fig. 8-a


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6.- Arranque.

Una vez alineada la bomba a operar y haber llenado el tanque contenedor de agua (en caso de estar vacío), en el tablero de control oprima el botón de arranque que corresponda a la bomba seleccionada y proceda a la apertura de la válvula (V-13). (Se recomienda iniciar con la bomba de .75HP, continuar con la de 1 y finalizar con la de 1.5 HP).

7.- Manejo del equipo para la obtención de la información experimental

a).- Medición del flujo volumétrico.

Ya alineado y puesto en operación el sistema de bombeo, la medición del flujo de agua es función de la caída de presión de la entrada y salida de la placa de orificio, que se mide en los transmisores indicados en la fig. 9. Consultar en el anexo la gráfica ΔP vs. Q. Hacer las mediciones variando la apertura de la válvula en las posiciones que correspondan a las presiones de descarga marcadas en la tabla de “información experimental”. b).- Medición eléctrica. Para cada flujo, el valor de la potencia eléctrica que consume la bomba en

operación, se lee en el analizador de energía eléctrica en Watts, ver Montaje del

vatímetro digital 39 sección (Toma de datos) en al anexo.

c.)- Medición de las presiones de succión y descarga de las bombas.

Fig. 9

Transmisores

Fig. 10

Manómetro con válvula de

interconexión al manifold


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Estas variables se toman directamente en los manómetros instalados en la succión y descarga de cada bomba (consultar Fig. 1) Anotándose en tabla No. 1 de datos experimentales. d.)- Medición de revoluciones por minuto (RPM) con el estroboscopio DT-900 véase manual de uso en el anexo

Paro del equipo Una vez terminado el registro de mediciones, en el tablero de control Presione el botón de paro de emergencia y gire la perilla en la posición off. Baje interruptor principal de corriente eléctrica Fig. 2.

8.- Información experimental.

Tabla No. 1 datos experimentales Bomba No. Marca: HP:0.75

No. de

Dato

Presión de

succión

PS

Presión de

descarga

PD

Flujo volumétrico

Potencia

eléctrica PE

RPM

Presión de

Succión de placa de

orificio

PSpo

Presión de

descarga de placa

PDpo

Δ Ppo

Placa

KgF/ m2 KgF/ m2 L/min. W - KgF/ m2 KgF/ m2 KgF/ m2

1 2.10 0

2 1.90

3 1.80

4 1.70

5 1.60

6 1.50

Tabla No. 2 de datos experimentales Bomba No. Marca: HP:1.0

No. de

Dato

Presión de

succión

PS

Presión de

descarga

PD

Flujo volumétrico

Potencia

eléctrica PE

RPM

Presión de

Succión de placa de

orificio

PSpo

Presión de

descarga de placa

PDpo

Δ Ppo

Placa

KgF/ m2 KgF/ m2 L/min. W Min-1 KgF/ m2 KgF/ m2 KgF/ m2

1 2.14 0

2 2.00

3 1.90

4 1.80

5 1.70

6 1.60


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Actividades previas a la resolución del cuestionario

1.- Describir el funcionamiento de una bomba centrifuga indicando las partes principales que la constituyen.

2.- Con referencia a una bomba centrifuga defina los siguientes conceptos y escriba las ecuaciones correspondientes para sus calcularlos:

a).- Columna Total b).- Capacidad c).- Potencia Hidráulica d).- Potencia eléctrica e).- Eficiencia de par motor – bomba

3.- Definir qué es una carta de curvas característica de una bomba centrifuga, como se construye y que utilidad tiene para el Ingeniero Químico en el transporte de líquidos

Cuestionario (reporte)

1.- Con los datos experimentales de las Tabla, No.1, 2 y 3 calcular para cada bomba: a).- La cabeza total, b).- La capacidad, c).- La potencia Hidráulica, d).- La potencia eléctrica y e).- El % de eficiencia de la bomba 2.- Con los resultados del punto anterior, construir a para cada bomba las siguientes graficas de curvas características: (En la misma hoja) 2a).- Capacidad en (LPM) VS Cabeza total en (m) 2b).- Capacidad en LPM) VS Potencia eléctrica en (W) 2c).- Capacidad (LPM) VS Eficiencia de bomba

3.- Con las graficas de las curvas características resultantes del punto anterior, seleccionar la bomba que cumpla con la capacidad y la cabeza, que especifica el problema, indicando el consumo de energía en W y el % de eficiencia con que opera.

4.- Escribir comentarios y conclusiones sobre la experimentación y resultados.

Tabla No. 3 de datos experimentales Bomba No. Marca: HP:1.5

No. de

Dato

Presión de

succión

PS

Presión de

descarga

PD

Flujo volumétrico

Potencia

eléctrica PE

RPM

Presión de

Succión de

placa

PSp

Presión de

descarga de placa

PDp

ΔP

Placa

KgF/ m2 KgF/ m2 L/min. W Min-1 KgF/ m2 KgF/ m2

1 2.40 0

2 2.20

3 2.00

4 1.80

5 1.70

6 1.60


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Bibliografía.

Tyler G. Hicks, BEM “Bombas su selección y su aplicación” Compañía Editorial Continental S.A. 1974

Robert L. Mont “Mecánica de Fluidos Aplicada” Prentintice Hall Hispanoamericana, S. A. 1996

Antoni Kuszczewski “Redes Industriales de Tubería, Bombas para Agua, Ventiladores y Compresores, Diseño y Construcción” Reverte Ediciones, S. A. de C. V. 1999


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Anexos


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DTI del Sistema Hidráulico


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Tabla 1. Alineación de válvulas

Alineación de las tuberías que interconectan las bombas del módulo de bombeo para operar en el arreglo

que se requiera

Bomba A B C

Potencia(HP) 0.75 1 1.5

RPM 3370 3490 3410

Conforme al DTI Tipo de arreglo Bomba

operando en el

arreglo

Número correspondiente a

las válvulas que se abren

Número correspondiente a

las válvulas que se cierran

Unitario

A 3, 9, 12,13, 31 1,2, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 14, 15,

16.

B 4, 10, 12, 13,31 1,2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 14, 15,

16.

C 5, 11, 12, 13,31 1,2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 14, 15,

16.

Serie

A+B 3, 6, 10, 12, 13,31 1,2, 4, 5, 7,8, 9, 14, 15, 16

A+C 3, 8, 12,11, 13,31 1,2, 4, 5, 6,7, 9, 10 , 14, 15, 16

B+C 4, 7, 11, 12, 13, 31 1,2, 3, 5, 6, 8, 9, 10, 14, 15, 16


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Montaje del vatímetro digital 3910

1 Asegúrese de que no hay corriente eléctrica en el equipo (bombas y panel de control) bajando el interruptor eléctrico.

2 Abra las tapas de panel de control y gabinete (las llaves se encuentran en el estuche del vatímetro).

3 Dentro del panel de control encontrara las dos puntas del vatímetro en color

rojo y negro, conéctelas indistintamente en las entradas marcadas con el número (8) en el diagrama del vatímetro.

4 Posteriormente acople la pinza al vatímetro en la entrada (9) y rodee al cable (L1) que se encuentra dentro del panel de control con la pinza, procure que el cable esté justo en el centro de la misma con respecto a sus marcas.

5 Sitúe el vatímetro en el soporte que se encuentra dentro del gabinete, bajo el

panel de control.

6 En seguida deslice el botón (2) en la modalidad de corriente monofásica 1ϕ.

7 Deslice el botón (1) en la posición (on), se encenderá el display con la información.


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Toma de datos

8 Cuando el sistema tenga energía aparecerán en el display los parámetros a

medir, presione el botón (5) que corresponde a la función “Pick” está dará el valor máximo para la potencia activa en (Watts). Es importante que para cada parámetro cuantificado se presione la función “Pick” al inicio y al final de cada medición, pues esta función mantiene estático el parámetro.

9 Para desmontar el vatímetro es necesario quitar la corriente eléctrica con el interruptor principal de energía Desmonte la pinza y los cables de color, cierre las puertas del gabinete, panel y coloque el vatímetro en su estuche.


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Gráfica ΔPO (placa de orifico) VS Flujo volumétrico

y = 0.0001x2 + 0.0008x - 0.0516R² = 0.9997

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00

ΔP

(P

laca

de

ori

fcio

)

Q (LPM)

ΔP vs Q


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Manual del el ESTROBOSCOPIO DT-900

(PARA MEDIR REVOLUCIONES POR MINUTO)

Ajuste de FPM

La rosca de ajuste sirve para incrementar o disminuir intervalos pequeños de FPM.

El botón “x2” duplicar los FPM registrados en el display del equipo. Por ejemplo: si el estroboscopio marca 1000 FPM y presionas “x2”, la velocidad será de 2000 FPM.

El botón“÷2” disminuye a la mitad los FPM. Por ejemplo: si el estroboscopio

marca 5000 FPM y presionas “÷2”, la velocidad será de 2500 FPM.

Ensamble y utilización

Ensamble la batería con el estroboscopio, y mantenga oprimida el botón “PWR” por un par de segundos para encender el estroboscopio.

Situarse a medio metro del motor de la bomba, e identifique una línea (marca) en la flecha del motor de la bomba.

Ubicada la marca, de un estimado inicial de las FPM aproximado al indicado en la

placa del motor de la bomba, con los botones (x2 y ÷2) de acuerdo a su conveniencia

hasta lograr que el objeto en movimiento parezca estar estático, en este instante los FPM leídos serán exactamente iguales a los RPM. Por ejemplo: si son 3050 RPM los leídos en la placa, el estimado sería un número aproximado a 3000 FPM dado con los botones (x2 y 2) para los intervalos grandes y con la perilla los intervalos pequeños.

Para apagar el equipo mantenga oprimido el botón PWR, remueva la batería presionando por ambos lados las pestañas, guarde cada pieza en su estuche.

Medida de seguridad: Evite mirar directamente la lámpara cuando se esté usando, puede

causar un ataque epiléptic

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