MECANICA DE FLUIDOS Y TURBOMAQUINAS IWM- 277 PROFESOR: MG. ING. JAIME ESPINOZA S.

ENSAYO BOMBA CENTRFUGA LTF

Alumnos Daniel Galleguillos V. Humberto Clavero T.

Valparaso Junio de 2009INTRODUCCINEl presente informe de laboratorio da cuenta del ensayo de una bomba centrifuga, que se puede definir como una bomba hidrulica que transforma la energa mecnica de un impulsor rotatorio en energa cintica y potencial requerida. La caracterstica principal de este tipo de bombas convertir la energa de una fuente de movimiento (el motor) primero en velocidad (o energa cintica) y despus en energa de presin. El rol de una bomba es el aporte de energa al lquido bombeado (energa transformada luego en caudal y altura de elevacin), segn las caractersticas constructivas de la bomba misma y en relacin con las necesidades especficas de la instalacin. Su funcionamiento es simple, dichas bombas usan el efecto centrfugo para mover el lquido y aumentar su presin. Para analizar el funcionamiento de la bomba centrifuga, en el ensayo realizado el laboratorio de termofluidos, se procedi a variar la carga sobre la bomba mediante una variacin de caudal de tal forma que, manteniendo unas rpm constantes, poder elaborar una curva caracterstica de la bomba para compararla con la del fabricante y observar puntos significativos como el de potencia mxima, rendimiento mximo, cavitacin, etc.

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OBJETIVOSa) OBJETIVOS GENERALES: Aplicar los conocimientos adquiridos en las en sus

respectivos temas del mbito energtico. Desarrollar de manera practica la capacidad de

observacin, anlisis y exploracin de los distintos procesos energticos. Manejar de manera adecuadas mtodos y tcnicas para

el desarrollo de los distintos laboratorios. Adquirir experiencia en el trabajo grupal, y ver

metodologas que permitan una mejor integracin de cada uno de los integrantes de los distintos grupos de trabajos. b) OBJETIVOS PARTICULARES :Teniendo en cuenta los objetivos generales del ramo , en este laboratorio se pretende que los alumnos: Adquieran una capacidad terica y prctica del

funcionamiento de una bomba centrfuga a travs de sus curvas caractersticas. 3

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Comprendan la importancia de establecer un procedimiento

de puesta en marcha y posterior detencin de una bomba centrfugas (en este caso particular). Se capaciten en los instrumentos que estn asociados a la

operacin de bombas centrifugas (en este caso particular).

CARACTERSTICA DEL EQUIPO ENSAYADOExisten diferentes tipos de bombas para la captacin de agua, entre estas: bombas centrifugas o radiales, axiales o helicoidales y los de flujo mixto. El estudio se enfocara especficamente en el funcionamiento de las bombas centrifugas, ya que son las ms populares y muchas veces son las nicas que se encuentran en el mercado. Se caracterizan por hacer uso de la fuerza centrfuga para impulsar el agua; razn por la cual, el agua sale perpendicular al eje de rotacin del labe o rodete. Este tipo de bomba proporciona un flujo de agua suave y uniforme. Se adapta a trabajos a velocidades altas, las que son normales en motores elctricos. Son especialmente indicadas para elevar caudales pequeos a gran altura. La bomba centrifuga corriente tiene una tubera de aspiracin o de entrada, que conduce el fluido al centro del rodete impulsor, un rodete radial de flujo de dentro a fuera y una tubera colectora o carcasa en espiral que conduce el fluido a la tubera de salida. Ordinariamente no existe corona de alabes directores fijos, excepto en las unidades de varios escalones en las cuales el caudal es relativamente pequeo y el adicional rozamiento del fluido es menor que la ganancia por conversin de energa cintica en energa de presin una vez abandonado el rodete impulsor. Cabe sealar que las bombas no tienen tanto rendimiento como las turbinas en general, debido a la gran prdida de energa como resultado de la transformacin de la energa cintica en energa de presin.4

La bomba centrfuga utilizada en este ensayo posee las siguientes caractersticas: Marca Etapas Rodetes : VOGT (CHILE) :1 : 1) 180 mm dim. 2) 170 mm dim. 3) 160 mm dim. 4) 150 mm dim. 5) 140 mm dim.

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DESCRIPCIN DEL ENSAYO

Tomando como parmetro las revoluciones nominales de la bomba, debe variarse el caudal y la altura de elevacin por medio de la vlvula de estrangulacin a la salida (descarga). a) Valores de RPM: n1 = 2900 [RPM] b) Valores a medir:6

NOMENCLATU RAPs Pd n z t V I

DESCRIPCINPresin de succin [bar] presin de descarga [bar] revoluciones de la bomba [min-1] altura que sube el nivel del estanque (50 mm) tiempo que demora z. Voltaje suministrado al motor elctrico. Intensidad de la corriente suministrada al motor.

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MOTOR MOTOR ELCTRICO ELCTRICO

MANMETRO DE MANMETRO DE SALIDA

SALIDA DE SALIDA DE AGUA

VACUOMETRO DE VACUOMETRO DE ENTRADA ENTRADA

BOMBA

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Tabla de valores medidos y calculados

Ensayo de caudal v/s altura de elevacin a velocidad constante de 2900 [rpm] P P Medici entra desca n n da rga caudal Caudal Voltaje [rpm [-] ] [bar] [bar] [l/min] [m3/s] [volt] 1 2900 0,4 3,8 0 0 210 2 2900 0 0 226,5 0,0038 209 3 2900 0,64 3,5 330 0,0055 209,4 4 2900 0,65 3,2 410 0,0068 208,5 5 6 2900 2900 0,78 0,85 3 2 506 562 0,0084 0,0094 209,2 208,5

Corrient e [amp] 21 26 30 32 34 33

Pot. Elec. [W] 4410 5434 6282 6672 7112,8 6880,5

Altura Total [m] 34,72 0,00 29,20 26,04

Pot. Hid. [W]

Rend . [-]

0 0 0 0 1573 25,04 1742,5 26,12 26,3

2 22,67 1872,2 11,74 1077,17 15,66 9

Preguntas:

Compare y critique diferencias entre curvas del fabricante y curvas del banco de ensayos. Quin est en lo correcto?, dnde estn los errores? Respuesta

Las curvas obtenidas son similares a las curvas de caudal versus altura que proporciona el fabricante de la bomba centrifuga utilizada, sin embargo no son totalmente coincidentes, pues de acuerdo a los datos ledos y calculados de altura y caudal la curva obtenida en el ensayo se encuentra bajo la curva del fabricante. Estas diferencias se deben a factores tales como: el desgaste natural que tiene la bomba de acuerdo a su funcionamiento en condiciones normales, las prdidas generadas por rugosidad en tuberas y el largo de ellas, los accesorios, los cambios de direccin entre otros.

Indique las zonas recomendadas de operacin de sta bomba Respuesta De acuerdo a los datos obtenidos y calculados del ensayo, podemos decir que el punto de mejor rendimiento es el punto n 5 de la tabla de valores registrados, en la cual se indica que el rendimiento mximo es de 26,32 %, con una altura de elevacin de 22,67 metros y un caudal de 30,24 metros cbicos por hora.10

Sin embargo existe una zona de operacin recomendada que comprende los puntos 3 al 5 de la tabla de valores ledos.

Evale el ahorro entre cambiar rpm y estrangulacin para iguales caudales RespuestaP entra da 0,78 0,85 P succi n 2 1,65

Medici n 3 5

n 250 0 290 0

cauda Cauda Voltaj corrien Pot. Altura Pot. Rendimien l l e te Elec. Total Hid. to 0,007 4787 935, 460 7 177,3 27 ,1 12,46 3 19,5 0,007 632, 474 90 203,5 32 6512 8,17 0 9,7

Para el punto de operacin con caudal de 0,007 metros cbicos por segundo, observamos de acuerdo a la tabla precedente que el rendimiento de la bomba es 10 % mayor operando a 2500 rpm en comparacin a la operacin a 2900 rpm

Medici n 6 1

n 250 0 290 0

P P entrad succi a n caudal 0,79 0,32 1,2 2,8 542 562,2

Caudal Voltaje 0,0090 0,0094 178,3 206,6

corrien te 28 35

Pot. Elec. 4992, 4 7231

Altura Total

Pot. Rendimien Hid. to 370, 4,19 4 7,4 2323 25,32 ,8 32,1

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Para el punto de operacin con caudal de 0,009 metros cbicos por segundo, observamos de acuerdo a la tabla precedente que el rendimiento de la bomba es 35 % mayor operando a 2900 rpm en comparacin a la operacin a 2500 rpm

Medici n 2 1

n 250 0 290 0

P entra da 2,2 0,52

P succi cauda Cauda Voltaj corrien Pot. Altura Pot. Rendimien n l l e te Elec. Total Hid. to 0,003 3729 1210 5,5 220 7 177,6 21 ,6 33,70 ,0 32,4 0,003 5553 1027 3,2 230 83 205,7 27 ,9 27,37 ,3 18,5

Para el punto de operacin con caudal de 0,003 metros cbicos por segundo, observamos de acuerdo a la tabla precedente que el rendimiento de la bomba es 14 % mayor operando a 2500 rpm en comparacin a la operacin a 2900 rpm

Ensayo de caudal v/s altura de elevacin a velocidad de 2500 [rpm] P P Medici entra salid Voltaj corrien n n da a caudal Caudal e te [rp [-] m] [bar] [bar] [l/min] [m3/s] [volt] [amp] 250 1 0 0,55 2,3 119,52 0,0020 176,1 19 250 2 0 2,2 5,5 220 0,0037 177,6 21 250 3 0 2,2 3,8 303,6 0,0051 178,2 23 250 4 0 0,65 2 421,6 0,0070 177,5 25 250 5 0 0,78 2 460 0,0077 178,7 28 6 250 0,79 1,2 542 0,0090 178,3 28

Pot. Elec. [W] 3345,9 3729,6 4098,6 4437,5 5003,6 4992,4

Altur a Total

Pot. Hid.

Rendimien to [-] 10,4 32,4 19,8 21,4 18,7 7,4 12

[m] [W] 17,8 7 349 33,7 0 1210 16,3 4 810 13,7 9 949 12,4 6 935 4,19 370

0 Ensayo de caudal v/s altura a velocidad variable 562, 0,009 1 2900 0,32 2,8 2 4 206,6 523, 0,008 2 2700 0,8 2,4 4 7 192,1 0,007 3 2500 0,78 2 460 7 177,3 379, 0,006 4 2200 0,7 1,4 5 3 155 361, 0,006 5 2000 0,66 1 4 0 142,7

3 5 3 2 2 7 2 2 1 9

7231 6147, 2 4787, 1 3410 2711, 3

25,3 2323 2 ,8 16,3 1395 4 ,7 12,4 935, 6 3 442, 7,15 8 204, 3,47 8

32,1 22,7 19,5 13,0 7,6

Determina la zona de cavitacin Respuesta En el ensayo para determinar cavitacin, de acuerdo a los resultados obtenidos, podemos observar que en los puntos 4 y 5, el caudal cae notoriamente, lo que indica que la presin de succin de la bomba se iguala a la presin de vapor del lquido bombeado, producindose burbujas de vapor, su efecto es la cada en el rendimiento del conjunto desde 32,1 a 7,6 %.

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