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INDICE

Índice ------------------------------------------------------------------------------------------------- 1Introducción ------------------------------------------------------------------------------------------ 2

I. Planteamiento del problema --------------------------------------------------------- 3

I.1 Problema General --------------------------------------------------------------------- 3

I.2 Problemas Específicos ---------------------------------------------------------------- 3

II. Objetivos -----------------------------------------------------------------------------------3

II.1 Objetivo General ----------------------------------------------------------------------3

II.1 Objetivo Específico -------------------------------------------------------------------3

III. Variables e Hipótesis -------------------------------------------------------------------3IV. Aparatos, Instrumentos Y Materiales Utilizados -------------------------------- 4V. Procedimiento de cálculo ------------------------------------------------------------- 4

VI. Tabulación de datos de la experiencia realizada -------------------------------- 7VII. Tablas de resultados ------------------------------------------------------------------- 9

VIII. Gráficas ------------------------------------------------------------------------------------ 10IX. Conclusiones y Recomendaciones ------------------------------------------------- 15

X.1 Conclusiones ------------------------------------------------------------------------ 15

X.2 Recomendaciones ----------------------------------------------------------------- 15

X. Referencias bibliográficas ------------------------------------------------------------ 15XI. Anexos ------------------------------------------------------------------------------------- 16

INTRODUCCION

En la actualidad es muy común el uso de bombas en las industrias, es por eso que nos vemos en la necesidad de realizar ensayos sobre estas para aprender su manejo y mantenimiento. Siendo necesario también tener un concepto claro de lo que estamos estudiando.

Se puede definir a una bomba como un dispositivo empleado para elevar, transferir o comprimir líquidos y gases, en definitiva son máquinas que realizan un trabajo para mantener un líquido en movimiento. Consiguiendo así aumentar la presión o energía cinética del fluido. Se tiene constancia de la existencia de algún tipo de bomba sobre el 300 A.C., Arquímedes (matemático y físico griego) construyó una de diseño sencillo, aunque poco eficiente, con un tornillo que gira en una carcasa e impulsa el líquido.

Existen infinidad de formas de clasificación de bombas pero fundamentalmente se pueden dividir en dos grandes grupos: Bombas volumétricas o de desplazamiento positivo, Bombas dinámicas o de energía cinética. En todos los tipos de bombas para líquidos deben emplearse medidas para evitar el fenómeno de la cavitación, que es la formación de un vacío que reduce el flujo y daña la estructura de la bomba.

Al realizar ensayos con estas bombas especialmente las hidráulicas que es nuestro motivo de estudio en este laboratorio, lograremos encontrar curvas características que lograrán representar las condiciones hidráulicas operacionales de la bomba, trabajando con determinado número de revolución en la unidad de tiempo.

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ENSAYO COMPLETO DE UNA BOMBA HIDRAULICA

I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

I.1 PROBLEMA GENERAL:

Es necesario aprender el manejo y operación de las bombas hidráulicas mediante

ensayos realizados en los laboratorios de la Universidad, ya que serán de gran utilidad

en el campo laboral; a su vez el ensayo nos brindará todas las posibilidades de la

bomba hidráulica funcionando en todas las formas posibles dentro del parámetro de

operación.

I.2 PROBLEMAS ESPECÍFICOS:

Representar las condiciones hidráulicas de la bomba mediante el diagrama de la

colina.

¿MEDIANTE EL BALANCE ENERGÉTICO REALIZADO AL SISTEMA DE BOMBEO SE

LOGRARÁ OBTENER LA CARGA Y LA EFICIENCIA?

¿SE LOGRARÁ REALIZAR EL DIAGRAMA DE LA COLINA DESARROLLADO CON LOS

DATOS TOMADOS EN EL LABORATORIO?

II. OBJETIVOS

II.1 OBJETIVO GENERAL

Determinar el Comportamiento o Régimen variable, mediante Ensayos Elementales.

II.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

Hallar la Altura de la BOMBA y su respectiva eficiencia. Realizar el Diagrama de la Colina.

III. VARIABLES E HIPOTESIS

Variable Independiente: Bomba Hidráulica

Variables dependientes: Curvas de Isoeficiencia.

3

VariableDefinición

ConceptualDefinición Operacional Indicadores

Bomba

Hidráulica

Se hace mención

sobre la importancia

de un ensayo

completo de la

Bomba Hidráulica

Realización de balances

de energía para poder

hallar los parámetros

necesarios, que serán

utilizados en los

diagramas.

Caudal

Presión

Voltaje

Corriente

RPM

IV. APARATOS, INSTRUMENTOS Y MATERIALES UTILIZADOS:

La electrobomba centrifuga del laboratorio posee:

Accesorios de succión Vacuómetro (entrada) Manómetro (salida) Motor Mando y control electrónico Flujómetro Tacómetro Además de una serie de elementos secundarios tales como: Válvula de pie tipo alcachofa Válvula compuerta de 2” Codo largo de 90° Rotámetro Ensanchamiento Bridas Válvula de globo de 2”

Datos Proporcionados por el fabricante de la electrobomba centrifuga

Sistema de alimentación eléctrico 220v, 60 Hz, 26 A Fabricante: LEROY SOMER Tipo: Ms 1001 103 Potencia 1.85 KW Excitación: 190 V, 0.4 A Alimentación:170 V, 12.6 A RPM: 3000

4

V. PROCEDIMIENTO DE CALCULO

Teniendo que

Δ z = 0,27 m ρ H20 21ºC = 997,8 kg/m3

ɣ H20 = 9978 N/m3

Ø1 = 2 pulg = 0.0525 m Ø2= 1 ½ pulg = 0.035 m P1 y P2 (bar) Q (m3/seg)

Por Bernoulli entre 1 -2 :

P1γ1

+V 1

2

2 g+z1+H B=

P2γ 2

+V 2

2

2g+z2+∑ H P

⏞0

HB=P2−P1γ

+V 2

2−V 12

2g+Δ z ------------- (I)

Además

V=QA

= 4Q

π∅ 2

V 2=16Q2

π 2∅ 4 ------------- (II)

Reemplazando (II) en (I)

5

HB=P2−P1γ

+ 16Q2

π22 g ( 1∅ 4

2−∅ 41)+Δ z

HB=105 (P2−P1 )9978

+ 16Q2

π22 x 9.81 ( 10.03504−0,05254❑)+0.28

HB=10.216 (P2−P1 )+44185.26Q2+0.28

Hallando las eficiencia

ηmec = (0,75 – 0,80)

Potencia Hidráulica

W B=γ QH B

Potencia Eléctrica

W ELEC=VxI

Eficiencia de la Bomba

ηB=¿W B

W EJE

-------------------- (III)

ηmec=W EJE

W ELEC

Reemplazando en (III)

ηB=¿W B

W ELEC x ηmec ; donde se toma ηmec=0.80

Realizando el Método de Cálculo para el primer punto:

De: HB=10.216 (P2−P1 )+44185.26Q2+0.28

Donde para 3200 RPM: P2=0.72

P1=−0.3

6

Q = 305 lt/min = 5.083 x 10-3 m3/s

V = 195 voltios , I = 10 Amp

Reemplazando

HB=10.216 (0.72−(−0.3))+44185.26 (5.083 x10−3 )2+0.28

HB=11.637m

Hallando la Potencia de la Bomba:

W B=9978 x (5.083 x10−3 ) x 11.637

W B=578,994w

Hallando la Potencia eléctrica

W ELEC=195 x10

W ELEC=1950w

Hallando la Eficiencia de la Bomba:

ηB=578.9941950 x0.8

ηB=¿0,371

VI. TABULACION DE DATOS DE LA EXPERIENCIA REALIZADA

P1 P2 Q ( lt/min) RPM Voltaje Amperaje

1 -0.30 0.70 305 3200 195 102 -0.25 1.24 240 3200 195 103 -0.20 1.50 200 3200 195 9.5

4 -0.15 1.70 150 3200 198 9

5 -0.05 1.95 100 3200 199 8.5


1 -0.30 0.70 305 3200 195 102 -0.25 1.24 240 3200 195 103 -0.20 1.50 200 3200 195 9.5

4 -0.15 1.70 150 3200 198 9

7

5 -0.05 1.95 100 3200 199 8.5


1 -0.30 0.70 305 3200 195 102 -0.25 1.24 240 3200 195 103 -0.20 1.50 200 3200 195 9.5

4 -0.15 1.70 150 3200 198 9

5 -0.05 1.95 100 3200 199 8.5


1 -0.30 0.70 305 3200 195 102 -0.25 1.24 240 3200 195 103 -0.20 1.50 200 3200 195 9.5

4 -0.15 1.70 150 3200 198 9

5 -0.05 1.95 100 3200 199 8.5


1 -0.30 0.70 305 3200 195 102 -0.25 1.24 240 3200 195 103 -0.20 1.50 200 3200 195 9.5

4 -0.15 1.70 150 3200 198 9

5 -0.05 1.95 100 3200 199 8.5

VII. TABLA DE RESULTADOS

Para 3200 RPM

8

Q (m3/s) HB (m) ẆB (w) Ẇelect (w) ηB

5,083 11,637 578,994 1950,000 0,3714,000 16,210 634,681 1950,000 0,4073,330 18,138 591,216 1852,500 0,4002,500 19,456 476,109 1782,000 0,3341,667 20,835 339,970 1691,500 0,251

Para 3080 RPM

Q (m3/s) HB(m) ẆB (w) Ẇelect (w) ηB

5,083 12,400 614,618 1900,000 0,4004,000 15,300 599,051 1805,000 0,4153,330 16,100 525,260 1805,000 0,3642,500 17,924 438,619 1615,000 0,3391,667 19,810 323,250 1520,000 0,266

Para 2820 RPM


4,583 10,403 466,547 1400,000 0,4174,000 12,020 470,697 1400,000 0,4203,330 13,438 438,018 1440,000 0,3802,500 14,961 366,111 1312,500 0,3491,667 16,340 266,625 1225,000 0,272

Para 2600 RPM


4,167 7,994 326,062 1120,000 0,3644,000 9,159 358,609 1120,000 0,4003,330 10,476 341,470 1120,000 0,3812,500 11,283 276,107 960,000 0,3601,667 13,173 214,948 960,000 0,280

9

Para 2330 RPM


3,750 6,520 239,327 700,000 0,4303,000 8,340 244,906 700,000 0,4282,333 8,796 200,869 700,000 0,3591,667 9,700 158,278 700,000 0,2831,000 10,643 104,178 700,000 0,186

VIII. GRAFICAS

Con los resultados obtenidos procedimos a construir las gráficas, utilizando el programa de EXCEL, que también nos ayudó a realizar ajustes en la gráfica para un mejor resultado.

En las dos primeras gráficas podemos observar los valores reales obtenidos en los ensayos realizados, mientras que en las dos últimas gráficas observaremos las gráficas con ajustes (aproximados).

10

11

RPM

13

RPM

IX. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

X.1 Conclusiones

Se logró construir el diagrama de la colina, pero se tuvo que hacer unos ajustes en las curvas, mediante el software Excel para que se pueda mantener su tendencia.

Mediante el balance de energía (ecuación de Bernoulli) realizado para diferentes parámetros de operación, se obtuvo la carga (HB) y la eficiencia de la bomba (nB), con lo que pudimos desarrollar las gráficas HB vs. Q y nB vs. Q los cuales nos sirvió para construir el diagrama de la colina.

X.2 Recomendaciones

Antes de tomar los datos requeridos para el ensayo, se debe dejar en operación el equipo por unos minutos, para que la máquina se estabilice y los RPM medidos permanezcan constantes.

Para un cálculo más minucioso se podría considerar las pérdidas totales en las tuberías y la variación de temperatura del agua en la ecuación de Bernoulli.

Si las curvas de Isoeficiencia realizadas con los datos tomados en el laboratorio no cumplen con la tendencia habitual, se recomienda ayudarse de un software para que lo aproxime y se pueda apreciar mejor la construcción del diagrama.

Para una debida construcción del diagrama de la colina se recomienda un buen manejo del equipo y una buena precisión en la toma de datos.

X. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

CLAUDIO MATAIX MECANICA DE FLUIDOS Y MAQUINAS

HIDRAULICAS

FOX 5ª EDICION INTRODUCCION A LA MECANICA DE FLUIDOS MASTER EN INGENIERIA DEL AGUA CURSO DE BOMBAS

XI. ANEXO

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BOMBAS CENTRÍFUGAS

La misión de las bombas centrífugas es mover un cierto volumen de líquido entre dos niveles, por tanto son máquinas hidráulicas que transforman un trabajo mecánico en otro de tipo hidráulico.

Los elementos que forman una instalación de este tipo son:

a) Una tubería de aspiración, que concluye prácticamente en la brida de aspiración.

b) Un impulsor o rodete, formado por un conjunto de álabes que pueden adoptar diversas formas según la misión que vaya a desarrollar la bomba. Estos álabes giran dentro de una carcasa circular. El rodete es accionado por un motor, y va unido solidariamente al eje, siendo este la parte móvil de la bomba.

El líquido penetra axialmente por la tubería de aspiración hasta la entrada del rodete, experimentando un cambio de dirección más o menos brusco, pasando a radial, en las bombas centrífugas, o permaneciendo axial en las axiales, acelerándose y absorbiendo un trabajo.

c) La voluta es una parte fija que está dispuesta en forma de caracol alrededor del rodete a su salida, de tal manera que la separación entre ella y el rodete es mínima en la parte superior, y va aumentando hasta que las partículas líquidas se encuentran frente a la abertura de impulsión.Su misión es la de recoger el líquido que abandona el rodete a gran velocidad, cambiar la dirección de su movimiento y encaminarle hacia la brida de impulsión de la bomba.

d) Una tubería de impulsión, instalada a la salida de la voluta, por la que el líquido es evacuado a la presión y velocidad creadas en la bomba.

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En la curva de potencia aplicada a la bomba se observa que ésta aumenta con el caudal, por lo que a caudales grandes se puede llegar a sobrecargar el motor, si éste no está suficientemente sobredimensionado. Todo esto delimita la zona de funcionamiento de la bomba.

Fig.Curvas características para densidades distintas

CURVAS DE ISOEFICIENCIA

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