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 Para el desarr desarroll ollo o de este este infor informe me acerc acerca a del del funci funcion onami amient ento o de bomba bombas s se tomaron une serie de datos utilizando un equipo que consta de dos bombas centr centrifu ifuga gas s las las cuale cuales s pued pueden en ser trab trabaja ajadas das indiv individu idualm almen ente, te, en serie serie o en paralelo. Este equipo está conectado a un software que arroja datos de potencia, presión de entrada, presión de salida, corriente, voltaje y caudal a medida que se varí varía a el porc porcen enta taje je de aper apertu tura ra de la válv válvul ula. a. Para Para este este caso caso se trab trabaj ajó ó indi indivi vidu dual alme ment nte e con con una una sola sola bomb bomba, a, mod model elo o !"# !"# $%&' $%&'() ()$* $* vari varian ando do el porcentaje de apertura de la válvula del sistema que se trabajó. +omba centrif centrifuga, uga, eficienc eficiencia, ia, P-" P-" disponi disponible, ble, curva curva PALABRAS PALABRAS CLAVES: CLAVES: +omba característica, potencia.
OBJETIVOS
INTRO!UCCI"N
General:
)a may mayoría oría de los los proc proces esos os en la indus industri tria a incluy incluyen en el transp transport orte e de líqu líquid ido o en todo todos s los los tipo tipos, s, y 1aci 1acia a cual cualqu quie ierr siti sitio o a trav trav2s 2s de cier cierto tos s equip equipos os y dispo disposit sitivo ivos s emple emplead ados os para suministrarle la energía mecánica necesaria para realizar un trabajo.
ono onoc cer un equi equipo po de bomb bombeo eo y deter determin minar ar e/pe e/perim rimen ental talmen mente te las curvas características de las bombas centrifugas.
Específics: •
•
0eterminar la carga, potencia y eficiencia en la bomba. ompara ompararr cualita cualitativa tivament mente e la curv curva a carac aracte terí ríst stic ica a con con la reportada teóricamente.
El medio más com3n de comunicar energía es mediante un mecanismo de desplazamiento positivo o de una acció acción n centr centrifu ifuga ga sumin suminist istrad rada a por por 1
fuerzas e/ternas. En general se utilizan bombas para elevar la presión del fluido, subir el fluido desde un dispositivo a un destino que está a mayor altura, incrementar la carga de velocidad y suplir cualquier perdida de energía que se de en el sistema debido a la fricción y accesorios4 es por esto que la clasificación más ajustada a sus condiciones de operación dependen de la forma como transfieren el fluido en su interior desde la succión 1asta la descarga. -in embargo de las diferentes clases de bombas, la bomba centrifuga es la más utilizada a nivel industrial por su sencillez, bajo costo y maneja más cantidad de líquido.
-e representan gráficamente, colocando en el eje de abscisas los caudales y en el eje de ordenadas las alturas, rendimientos, potencias y alturas de aspiración. 6$7
MARCO TE"RICO
0e la anterior ecuación;
El comportamiento 1idráulico de una bomba viene especificado en sus curvas características que representan una relación entre los distintos valores del caudal proporcionado por la misma con otros parámetros como la altura manom2trica, el rendimiento 1idráulico, la potencia requerida y la altura de aspiración, que están en función del tama5o, dise5o y construcción de la bomba. Estas curvas, obtenidas e/perimentalmente en un banco de pruebas, son proporcionadas por los fabricantes a una velocidad de rotación determinada *.
Para 1allar la altura 3til para un caudal determinado se utiliza la ecuación de +ernoulli
V e =V s
El caudal es el mismo a la
entrada y a la salida de la bomba ∑hT
89 :a que en una bomba no
se generan p2rdidas ni friccionales ni longitudinales.
P s− Pe H B = (1 ) Ɣ
NPSH Disp
y
dado por el fabricante. Para 1allar el NPSH Req se utiliza la siguiente ecuación; 2
NPSH Disp= ha ± h s−∑ h T −C ( 2 )
ɳ =
P B Pm
× 100 ( 4 )
0ónde; ha hs
0ónde; ; Presión en m.c.a
PB
; <ura de succión de la bomba
; orrección por temperatura y por altitud. C =C T +C A
; Potencia de la bomba.
PB =ƔQ H B ( 5 )
'; audal Pm
=*
Para corregir por altitud se corrige $, > m por cada $999 m y para realizar las correcciones por temperatura se utiliza la siguiente tabla;
; Potencia del motor.
Pm=V ×I ×
√ 3 cos ( ɸ )( 6 ) 2
?; ?oltaje !; orriente os ɸ*; @actor de potencia ≈ 0,87 ∑ hT =∑hl + ∑ hf ( 7 )
•
∑hT
; -umatoria de las p2rdidas
totales en el tramo de succión. Tabla
1.
Correcciones
-or
tem-eratura.
∑hl
; -umatoria de las p2rdidas
uando se varía alg3n parámetro como el caudal necesariamente varían otros parámetros como la altura de succión, la potencia Etc. & cada variación le corresponde una eficiencia asociada.
locales.
Para conocer la eficiencia del sistema seg3n el caudal o la potencia se utiliza la siguiente ecuación;
V =
2
∑hl=
k V 2g
A; oeficiente de p2rdidas. Q A
3
∑h f
; -umatoria de las perdidas
friccionales.
-e encendió el equipo girando a la posición <, el interruptor ubicado en el gabinete y se procedió a cargar el software de bombas.
2
fLV ∑h f = D 2 g
f =[
PROCE!IMIENTO
2
1
( )
D 1.14 + 2log ɛ
]
Ɛ; oeficiente de rugosidad de la tubería de succión. 0; 0iámetro de la tubería de succión.
-e definió previamente trabajar con el tanque a nivel, se revisan las válvulas y se abren las que conectan el sistema a trabajar y cerrar las que están fuera del sistema. -e activan las motobombas dando un valor de B9 en la celda -P C D.P.# ?ariando de manera continua los valores en la celda -P apert. para variar el caudal se trabajó con un rango entre % y BF*. )uego se procedió a tomar los datos que nos da el software.
RESULTA!OS # AN$LISIS -e tomaron los siguientes datos en el laboratorio;
Tabla 2.
Datos e/-erimentales tomados en el la&oratorio.
Gtilizando las ecuaciones $*, *, %* y H* descritas en el marco teórico se obtienen los siguientes resultados;
4
Tabla 3. •
•
0arámetros (ue descri&en el com-ortamiento 1idráulico de la &om&a.
Para calcular la cabeza de succión positiva se tiene en cuenta la siguiente figura;
alculo de las p2rdidas totales para el tramo de succión;
Tabla 4.
Coe2iciente de -érdidas.
6>7
2
Iomando la viscosidad cinemática del agua como
−6 m 0.8465 × 10
s
6=7
a una
temperatura de >JK y la rugosidad del acero ino/idable como 9.9999= m
67
y
5
utilizando la ecuación J* se calculan los parámetros consignados en la siguiente tabla;
Tabla 5.
0érdidas totales en la tu&er#a de succi3n.
Crreccines pr %e&pera%'ra ( al%i%')* ha =0.84 atm
ha =0.84 atm×
Presión atmosf2rica en #edellín.
10.33 m ! " ! a 1 atm
6%7
= 8.6772 m ! " ! a
Para una temperatura de >JK
C T =¿
=J,H% cm "><
C T =¿
9,=JH% m
">< Para una altura de $JF msnm C A =
<ura oficial de #edellín.
6H7
1479 m× 1,2 m =1,7748 m 1000 m
75 "m×
1m =0,75 m=hs 100 "m
Ca+e,a )e s'cci-n psi%i.a* Gtilizando la ecuación >* se calcula el
NPSH Disp
para cada caudal. 6
Tabla 6.
NPSH Disp
-ara cada caudal.
En el siguiente gráfico, se puede observar la relación entre la altura dinámica y el caudal. -e nota que a medida que aumenta el caudal la altura disminuye, siendo muy parecida a la curva característica que muestra el fabricante para este tipo de bomba grafica H*. En el grafico se observa que luego sucede lo contrario a medida que aumenta el caudal aumenta la altura esto se debe a problemas en el equipo mientras se realizó el laboratorio. 16 15 Altura util (m)
14 13 12 14
14.5
15
15.5
16
16.5
Caudal m^3/h
Grafica 1.
Caudal 456 vs. ltura útil 4!&6
-e puede notar que cuando la bomba llega a cierto caudal la potencia aumenta drásticamente.
7
620 600 Potencia de la bomba (Watts)
580 560 540 14
16
18
Caudal m^3/h
Grafica 2.
Caudal 456 vs. 0otencia de la &om&a 47atts6
)a potencia del motor aumenta a medida a que el caudal tambi2n lo 1ace. 1050 1000 Potencia del motor (Watts)
950 900 14
15
16
17
Caudal m^3/h
Grafica 3.
Caudal 456 vs. 0otencia del motor 47atts6
70 65 Efciencia (%)
60 55 14
14.5
15
15.5
16
16.5
Caudal m^3/h
Grafica 4.
Caudal 456 vs. %2iciencia 4 ɳ 6
8
& continuación, se encontró el
NPSH #isp$%i&le
para los caudales que se estudiaron. abe
aclarar que el P-" da un valor negativo debido al nivel de referencia que se tomó. 0 -1 14
14.5
15
15.5
16
16.5
-2
NPSH (m) -3 -4 -5 -6 Caudal m^3/h
Grafica 5.
Caudal 456 vs. 809! 4m6
9
Grafica 6.
Curvas caracter#sticas de la &om&a modelo +5$L+.
En general se puede notar que 1ay cierta diferencia en las curvas características entregadas por el fabricante de la bomba y las gráficas
arrojadas por los datos encontrados en el laboratorio. Esto se puede deber a problemas en el equipo como su antigLedad. 10
CONCLUSIONES: •
•
•
•
)a altura dinámica es inversamente proporcional al caudal. ?ale la pena resaltar que el caudal fluctuaba entre varios valores, lo cual generó cierto margen de error a la 1ora de recolectar los datos. En las condiciones en que se trabajó, se logró una eficiencia má/ima del H%C. omparando la curva característica entregada por el fabricante y la encontrada con los datos recolectados se puede notar que presentan varias diferencias, esto se debe a problemas presentados por el equipo durante el laboratorio así como la antigLedad del mismo.
REFERENCIAS: [1] http://oc!".!".#"/$%%$#'$ -&'oo'#"t*/h$+'!*$c-,-
'$#&o"/t#m'$o/#m 207.20om"/t!to'$* 07.htm [2]http://.m$*$'$!m.com /P'o%t!'$o/#+$om$#%t#/ &!"/P#'+$+'&."p [3]http://.m$*$'$!m.com /P&$%"/P'o%t!/*"/&! "/P'op$#++#"$"$c"&!.ht m [4]http://.!c*m.#"/'#/$ %&'!'*/H$+'!*$c/#m"/ *!&o"$++"o*!tt#'$ *#".p+ [5] http://.%*'#.com/ /'#!%/m#+#**$%.htm* [6] http://#".$$p#+$.o'&/$$/ #+#**3%
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