Universidad de la serena Ing. De ejecución en mecánica
Laboratorio de bomba centrifuga El aplicar energía a un fluido por medio de una bomba y realizar los análisis respectivos para verificar el funcionamiento de la misma es la idea del laboratorio, donde se varían las revoluciones a las que se somete el motor.
Integrantes: Wilson Barraza U.
Pedro Villalobos Z. Profesor: Yerko Vergara.
Introducción Las primeras bombas de las que se tiene conocimiento, son conocidas de diversas formas, dependiendo de la manera en que se registró su descripción, como las ruedas persas, ruedas de agua o norias. Todos estos dispositivos eran ruedas bajo el agua que contenían cubetas que se llenaban con agua cuando se sumergían en una corriente y que automáticamente se vaciaban en un colector a medida que se llevaban al punto más alto de la rueda en movimiento. La existencia, en algunas partes de Oriente, de ruedas semejantes ha continuado aun dentro del siglo veinte. La más conocida de aquellas bombas, el tornillo de Arquímedes, aún persiste en los tiempos modernos. Todavía se manufactura para aplicaciones de baja carga, en donde el líquido se carga con basura u otros sólidos. Sin embargo, es probablemente más interesante el hecho con todo el desarrollo tecnológico que ha ocurrido desde los tiempos antiguos, incluyendo la transformación de la potencia del agua en otra forma de energía, hasta la fisión nuclear, la bomba queda probablemente como la segunda máquina de uso más común, excedida apenas por el motor eléctrico. Puesto que las bombas han existido por tanto tiempo y su uso está tan extendido, no es de sorprenderse que se produzcan en una infinidad de variedades de tamaños y tipos y que se apliquen también a una infinidad de servicios. Proporcionando un trabajo comprensible de algunos tipos de estas bombas. Siempre que tratemos temas como procesos químicos, y de cualquier circulación de fluidos estamos, de alguna manera entrando en el tema de bombas. El funcionamiento en sí de la bomba será el de un convertidor de energía, o sea, transformara la energía mecánica en energía cinética, generando presión y velocidad en el fluido.
Objetivo: Conocer el comportamiento de una bomba, determinando el rendimiento de
esta, que es uno de los parámetros más importantes en el funcionamiento de la misma. Se realizarán ocho mediciones de potencia eléctrica, caudal y presión.
Marco teórico Una bomba es una máquina hidráulica generadora que transforma la energía (generalmente energía mecánica) con la que es accionada en energía hidráulica del fluido incompresible que mueve. El fluido incompresible puede ser líquido o una mezcla de líquidos y sólidos como puede ser el hormigón antes de fraguar o la pasta de papel. Al incrementar la energía del fluido, se aumenta su presión, su velocidad o su altura, todas ellas relacionadas según el principio de Bernoulli. En general, una bomba se utiliza para incrementar la presión de un líquido añadiendo energía al sistema hidráulico, para mover el fluido de una zona de menor presión o altitud a otra de mayor presión o altitud. Las Máquinas Hidráulicas se dividen en dos tipos: Máquinas de desplazamiento positivo : son máquinas donde el aumento de presión ocurre
con el fluido confinado en una cavidad. Las presiones con que trabajan estos aparatos son muy altas. Ejemplos de Máquinas de desplazamiento positivo son los compresores de pistones y las bombas de engranajes. Turbomáquinas: En ellas el fluido nunca se encuentra totalmente confinado. Ejemplos de
turbomáquinas son los Ventiladores, que trabajan con gases a baja presión. Bombas Hidráulicas, que trabajan con líquidos a presión media y los Compresores, que trabajan para gases a altas presiones. Para el caso de una bomba hidráulica, que trabaja con líquidos, ésta consume cierta energía que entrega al líquido al comprimirlo pero no toda la energía entregada a la bomba es traspasada al fluido porque suelen existir pérdidas y es por eso que las bombas tienen cierta eficiencia, la cual indica el porcentaje de energía consumida por la bomba que es entregado al líquido. Elementos constitutivos de una bomba : Rodete, que gira solidario con el eje de la máquina
y consta de un cierto número de álabes que imparten energía al fluido en forma de energía cinética y energía de presión. Caja espiral o voluta, que transforma también la energía dinámica en energía de presión, y recoge además con pérdidas mínimas de energía el fluido que sale del rodete, conduciéndolo hasta la tubería de salida o tubería de impulsión. Tubo difusor troncocónico o difusor, que realiza una tercera etapa de difusión o sea de trasformación de energía dinámica en energía de presión.
Procedimiento: 1. -Encender la bomba. 2. -Verificar el buen funcionamiento del medidor de potencia eléctr ica, del medidor de caudal y del medidor de presión. 3.- Medir la potencia eléctrica, la presión y el caudal cuando la bomba trabaje en vacío. 4.-Variar el caudal, midiendo la potencia eléctrica, la presión y el caudal, este procedimiento se realiza ocho veces. 5.-Obtener la potencia al freno, la potencia hidráulica y el rendimiento de la bomba.
6.-Obtener las gráficas de la eficiencia v/s potencia hidráulica y altura de la bomba v/s caudal. Equipos a utilizar: 1.- Bomba. 2.- Wattímetro. 3.-Medidor de presión. 4.-Medidor de caudal.
Datos obtenidos V
A
RPM
Caudal (lt/min)
Ps (psi)
Pe (mm bar)
227,5
2
1967
45
12
480
228
1,97
1972
40
15
460
227
1,92
1972
35
18
280
227,8
1,94
1976
30
20
210
227,6
1,8
1980
25
22
140
227
1,82
1980
20
25
80
227
1,80
1984
15
28
20
227,6
1,82
1981
10
30
0
Anexos Bombas centrífugas En las bombas centrífugas la energía se comunica al líquido por medio de álabes en movimientos de rotación, a diferencia de las de desplazamiento volumétrico o positivo, rotativos (de engranajes, tornillos, lóbulos, levas, etc.) y alternativas de pistón, de vapor de acción directa o mecánicas. Las ventajas principales de las bombas centrífugas son: caudal constante, presión uniforme, sencillez de construcción, tamaño reducido, bajo mantenimiento y flexibilidad de regulación. Uno de sus pocos inconvenientes es la necesidad de cebado previo al funcionamiento, ya que las bombas centrífugas, al contrario que las de desplazamiento positivo, no son auto aspirantes. Factores de selección de las bombas En la selección de bombas hay que tener en cuenta los siguientes factores 1.-Las propiedades físicas del líquido, como el peso específico, tensión de vapor, viscosidad, temperatura, sólidos en suspensión, etc. 2.-El NPSH, de aspiración e impulsión de la máquina. 3.-Disponibilidad de la planta (agua limpia a temperatura ambiente, agua caliente, vapor a baja presión, inyección de fuente externa, metanol, e tc). 4.-Tipo y dimensiones de la bomba, velocidad, diámetro del eje y o camisa del eje, diámetro interior de la cámara del cierre, longitud de la cámara de cierre, distancia entre la cámara del cierre y el primer apoyo, cliente final, lugar de instalación de la planta, etc. Punto de funcionamiento El régimen de trabajo de una bomba centrífuga se determina, siempre, por el punto de intersección de las características de la bomba y de la tubería, y por e so, al ser la característica de la tubería invariable, salvo que se actúe sobre la v álvula de impulsión, el cambio del número de revoluciones de la bomba provocará el desplazamiento del punto de trabajo a lo largo de la característica de la tubería. Si ésta corta a una parábola de regímenes semejantes, al cambiar el número de revoluciones y pasar a otra curva característica, la semejanza se conservará, pudiéndose considerar en este caso que el cambio del número de revoluciones de la bomba no alterará la semejanza de los regímenes de trabajo.
Conclusiones La altura de descarga disminuye a medida que el c audal aumenta. El rendimiento mecánico máximo se obtiene para una potencia hidráulica máxima, lo que se da cuando el caudal y la altura de descarga toman valores medios. (W. Barraza) Entre más alta sea la potencia hidráulica, mayor será la eficiencia de la bomba, las bombas pierden gran cantidad de eficiencia debido a las grandes pérdidas que ocurren por la conversión de ene rgía cinética en energía de presión. (P. Villalobos)
