laboratorio mecanica de fluidos

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Catalina Vélez, Carmen Luisa Iguarán, Jesús David Bedoya Mecánica de Fluidos strid !elena Cuervo Mu"oz Facultad de ingenier#a$ %scuela m&iental 'niversidad de ntio(uia$'de Medell#n, Fe&rero de )*+ BOMBAS CENTRIFUGAS RESUMEN Para el desarrollo de este informe acerca del funcionamiento de bomb tomaron une serie de datos utilizando un equipo que consta de dos bombas centrifugas las cuales pueden ser trabajadas individualmente, en serie paralelo. Este equipo está conectado a un software que arroja datos de potenci presión de entrada, presión de salida, corriente, voltaje y caudal a medida qu varía el porcentaje de apertura de la válvula. Para este caso se trabajó individualmente con una sola bomba, modelo !"# $%&'()$* variandoel porcentaje de apertura de la válvula del sistema que se trabajó. PALABRAS CLAVES: +omba centrifuga, eficiencia, P-" disponible, curva característica, potencia. OBJETIVOS General: onocer un equipo de bombeo y determinar e/perimentalmentelas curvas características de las bombas centrifugas. Específics: 0eterminar la carga, potencia y eficiencia en la bomba. omparar cualitativamente la curva característica con la reportada teóricamente. INTRO!UCCI"N )a mayoría de los procesos en la industria incluyen el transporte de líquido en todos los tipos, y 1acia cualquier sitio a trav2sde ciertos equipos y dispositivos empleados para suministrarlela energía mecánica necesaria para realizar un trabajo. El medio más com3n de comunicar energía es mediante un mecanismo de desplazamiento positivo o de una acción centrifuga suministrada por 1

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Práctica Bombas

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Catalina Vlez, Carmen Luisa Iguarn, Jess David Bedoya Mecnica de FluidosAstrid Helena Cuervo MuozFacultad de ingeniera- Escuela Ambiental Universidad de Antioquia-UdeAMedelln, Febrero de 2015

BOMBAS CENTRIFUGASRESUMENPara el desarrollo de este informe acerca del funcionamiento de bombas se tomaron une serie de datos utilizando un equipo que consta de dos bombas centrifugas las cuales pueden ser trabajadas individualmente, en serie o en paralelo. Este equipo est conectado a un software que arroja datos de potencia, presin de entrada, presin de salida, corriente, voltaje y caudal a medida que se vara el porcentaje de apertura de la vlvula. Para este caso se trabaj individualmente con una sola bomba, (modelo IHM 15AQ-L1) variando el porcentaje de apertura de la vlvula del sistema que se trabaj.PALABRAS CLAVES: Bomba centrifuga, eficiencia, NPSH disponible, curva caracterstica, potencia.

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OBJETIVOSGeneral:Conocer un equipo de bombeo y determinar experimentalmente las curvas caractersticas de las bombas centrifugas.Especficos: Determinar la carga, potencia y eficiencia en la bomba. Comparar cualitativamente la curva caracterstica con la reportada tericamente.INTRODUCCINLa mayora de los procesos en la industria incluyen el transporte de lquido en todos los tipos, y hacia cualquier sitio a travs de ciertos equipos y dispositivos empleados para suministrarle la energa mecnica necesaria para realizar un trabajo.El medio ms comn de comunicar energa es mediante un mecanismo de desplazamiento positivo o de una accin centrifuga suministrada por fuerzas externas. En general se utilizan bombas para elevar la presin del fluido, subir el fluido desde un dispositivo a un destino que est a mayor altura, incrementar la carga de velocidad y suplir cualquier perdida de energa que se de en el sistema debido a la friccin y accesorios; es por esto que la clasificacin ms ajustada a sus condiciones de operacin dependen de la forma como transfieren el fluido en su interior desde la succin hasta la descarga. Sin embargo de las diferentes clases de bombas, la bomba centrifuga es la ms utilizada a nivel industrial por su sencillez, bajo costo y maneja ms cantidad de lquido.MARCO TERICOEl comportamiento hidrulico de una bomba viene especificado en sus curvas caractersticas que representan una relacin entre los distintos valores del caudal proporcionado por la misma con otros parmetros como la altura manomtrica, el rendimiento hidrulico, la potencia requerida y la altura de aspiracin, que estn en funcin del tamao, diseo y construccin de la bomba.Estas curvas, obtenidas experimentalmente en un banco de pruebas, son proporcionadas por los fabricantes a una velocidad de rotacin determinada (N).Se representan grficamente, colocando en el eje de abscisas los caudales y en el eje de ordenadas las alturas, rendimientos, potencias y alturas de aspiracin. [1]Para hallar la altura til para un caudal determinado se utiliza la ecuacin de Bernoulli

El caudal es el mismo a la entrada y a la salida de la bomba=0 Ya que en una bomba no se generan prdidas ni friccionales ni longitudinales.De la anterior ecuacin:

Otro parmetro de suma importancia en el funcionamiento de una bomba es la cabeza de succin positiva (Net Positive suction Head). Este parmetro se relaciona con la presin de fluido a la entrada de la bomba y por lo tanto influye con el fenmeno de cavitacin. Para garantizar que el sistema no Cavite el debe ser menor o igual al y dado por el fabricante. Para hallar el se utiliza la siguiente ecuacin:

Dnde:: Presin en m.c.a: Altura de succin de la bombaC: Correccin por temperatura y por altitud. (3)Para corregir por altitud se corrige 1, 2 m por cada 1000 m y para realizar las correcciones por temperatura se utiliza la siguiente tabla:

Tabla 1. Correcciones por temperatura.Cuando se vara algn parmetro como el caudal necesariamente varan otros parmetros como la altura de succin, la potencia Etc. A cada variacin le corresponde una eficiencia asociada.Para conocer la eficiencia del sistema segn el caudal o la potencia se utiliza la siguiente ecuacin:

Dnde:: Potencia de la bomba.

Q: Caudal: Potencia del motor.

V: VoltajeI: CorrienteCos (): Factor de potencia : Sumatoria de las prdidas totales en el tramo de succin.: Sumatoria de las prdidas locales. K: Coeficiente de prdidas. : Sumatoria de las perdidas friccionales. : Coeficiente de rugosidad de la tubera de succin.D: Dimetro de la tubera de succin.

PROCEDIMIENTOSe encendi el equipo girando a la posicin ON, el interruptor ubicado en el gabinete y se procedi a cargar el software de bombas.Se defini previamente trabajar con el tanque a nivel, se revisan las vlvulas y se abren las que conectan el sistema a trabajar y cerrar las que estn fuera del sistema. Se activan las motobombas dando un valor de 80 en la celda SP % R.P.MVariando de manera continua los valores en la celda SP apert. para variar el caudal se trabaj con un rango entre (45 y 89). Luego se procedi a tomar los datos que nos da el software.RESULTADOS Y ANLISISSe tomaron los siguientes datos en el laboratorio:

Tabla 2. Datos experimentales tomados en el laboratorio.Utilizando las ecuaciones (1), (4), (5) y (6) descritas en el marco terico se obtienen los siguientes resultados:

Tabla 3. Parmetros que describen el comportamiento hidrulico de la bomba. Para calcular la cabeza de succin positiva se tiene en cuenta la siguiente figura:

Calculo de las prdidas totales para el tramo de succin:

Tabla 4. Coeficiente de prdidas. [2]Tomando la viscosidad cinemtica del agua como [3] a una temperatura de 27C y la rugosidad del acero inoxidable como 0.00003 m [4] y utilizando la ecuacin (7) se calculan los parmetros consignados en la siguiente tabla:

Tabla 5. Prdidas totales en la tubera de succin.

Correcciones por temperatura y altitud. Presin atmosfrica en Medelln. [5]

Para una temperatura de 27C 37,65 cm H2O 0,3765 m H2OPara una altura de 1479 msnm Altura oficial de Medelln. [6]

Cabeza de succin positiva.Utilizando la ecuacin (2) se calcula el para cada caudal.

Tabla 6. para cada caudal.

En el siguiente grfico, se puede observar la relacin entre la altura dinmica y el caudal. Se nota que a medida que aumenta el caudal la altura disminuye, siendo muy parecida a la curva caracterstica que muestra el fabricante para este tipo de bomba (grafica 6). En el grafico se observa que luego sucede lo contrario a medida que aumenta el caudal aumenta la altura esto se debe a problemas en el equipo mientras se realiz el laboratorio.

Grafica 1. Caudal (Q) vs. Altura til (Hb)Se puede notar que cuando la bomba llega a cierto caudal la potencia aumenta drsticamente.

Grafica 2. Caudal (Q) vs. Potencia de la bomba (Watts)La potencia del motor aumenta a medida a que el caudal tambin lo hace.

Grafica 3. Caudal (Q) vs. Potencia del motor (Watts)

Grafica 4. Caudal (Q) vs. Eficiencia ()A continuacin, se encontr el para los caudales que se estudiaron. Cabe aclarar que el NPSH da un valor negativo debido al nivel de referencia que se tom.

Grafica 5. Caudal (Q) vs. NPSH (m)

Grafica 6. Curvas caractersticas de la bomba modelo 15AQ-L1.

En general se puede notar que hay cierta diferencia en las curvas caractersticas entregadas por el fabricante de la bomba y las grficas arrojadas por los datos encontrados en el laboratorio. Esto se puede deber a problemas en el equipo como su antigedad.CONCLUSIONES: La altura dinmica es inversamente proporcional al caudal. Vale la pena resaltar que el caudal fluctuaba entre varios valores, lo cual gener cierto margen de error a la hora de recolectar los datos. En las condiciones en que se trabaj, se logr una eficiencia mxima del 65%. Comparando la curva caracterstica entregada por el fabricante y la encontrada con los datos recolectados se puede notar que presentan varias diferencias, esto se debe a problemas presentados por el equipo durante el laboratorio as como la antigedad del mismo.REFERENCIAS:[1] http://ocwus.us.es/ingenieria-agroforestal/hidraulica-y-riegos/temario/Tema%207.%20Bombas/tutorial_07.htm [2]http://www.miliarium.com/Prontuario/MedioAmbiente/Aguas/PerdidaCarga.asp[3]http://www.miliarium.com/Paginas/Prontu/Tablas/Aguas/PropiedadesFisicasAgua.htm[4]http://www.uclm.es/area/ing_rural/Hidraulica/Temas/TablaRugosidadAbsolutaMateriales.pdf[5] http://www.angelfire.com/wa/rejuan/medellin.html[6] http://es.wikipedia.org/wiki/Medell%C3%ADn