Ensayo de una Bomba Centrifuga

Índice

Materia Pág.

Resumen 3

Objetivo 3

Características Técnicas de los equipos e instrumentos usados 4

Descripción del método seguido 5

Resultados 6

Conclusión 9

Apéndice

Tablas de valores obtenidos 10

Cálculos 11

Bibliografía 15

Resumen

El presente informe contiene la descripción del “Ensayo de una Bomba Centrifuga”. Donde a través de una bomba impulsada por un motor de potencia, se hizo pasar un cierto caudal de agua controlado por unos rotámetros. Vistas las presiones de entrada y salida en la bomba se obtuvieron datos para ciertas velocidades cambiando el caudal de entrada.

Con estos datos se podrán calcular curvas H-Q, y con ellas determinar el rendimiento de la máquina y estimar otros rendimientos aplicando leyes de semejanza.

Objetivo

Evaluar experimentalmente los parámetros que definen el funcionamiento y rendimiento de una Bomba Centrifuga Hidráulica.

Objetivo especifico

1. Reconocer las diferentes partes de una Bomba Centrifuga y su instalación.

2. Medir condiciones de revolución, presión en la salida y entrada, potencia en el eje.

3. Mediante la construcción de las curvas características experimentalmente definir el funcionamiento optimo

4. Construcción de Curvas Concha o Colinas.

Actividades a Realizar

Construir curva HQ para velocidad 3450 Rpm. Encontrando punto de mayor rendimiento

Aplicar teoría de semejanza, graficar curva H/Q para velocidad 3100 Rpm y comparar con curva H/Q para velocidad 3100 Real

Realizar Gráfico H/Q comparando los datos tomados para las velocidades 3450, 3100 y 3500 Rpm.

Características Técnicas de los equipos e instrumentos empleados

A continuación se nombrarán los equipos e instrumentos usados en el ensayo. Estos son:

Motor Pump

Marca Cameron Pump

Rpm = 3450

Altura en pies 100

Dinamómetro

Marca Toledo

Rango 0 -30 kgf

Motor de potencia

Marca Westinghouse

Tipo Skh

Kw = 9,5

Volts = 250

Vel. Máxima 5000 Rpm

Manómetro

Marca MasterGauge

Rango 0- 60 medido en psi.

Bacuaometro

Marca SuperGauge

Rango 0 - 30

Rotámetro 087A1

Graduado en % de caudal

Caudal que pasa por el = 325.5 {Lt/min}Descripción del Método seguido

El forma en que se obtuvieron los datos fue la siguiente:

Se observó que los rotámetros estuvieran en cero. Al encender la generadora de energía se estableció una velocidad determinada que para el primer caso resulto ser de 34550 Rpm. Dicha energía era distribuida a un motor de potencia que estaba sobre un dinamómetro que indicaba la fuerza con que este actuaba. Este motor estaba unido a la bomba por la cual iba a pasar un caudal determinado de agua. Con dos rotámetros se controlo el porcentaje de caudal que pasaba impulsada por la bomba.

Un Bacuometro instalado antes de la bomba y un Manómetro en el lugar de salida de esta, pero cuyos indicadores se encontraban a la misma altura, nos indicaban las presiones en dichos lugares.

Para obtener los datos, se izo variar el porcentaje en cada Rotámetro pero con un mismo porcentaje que vario de 10 en 10 del caudal total que correspondía a 172 gal/min.

El modelo a seguir fue el mismo, pero esta vez, se utilizo una velocidad de 3100 y 3500 Rpm.

Para la obtención de la curvas H/Q, se utilizó la fórmula Nº1 contenida en el apéndice, y a su vez utilizando formulas de semejanza se obtuvo rendimientos ideados para otras velocidades.

Con las curvas reales obtenidas, se logró obtener curvas conchas para los caudales antes descritos.

Montaje

Presentación de Resultados

De los datos obtenidos, se realizaron los gráficos H/Q para las distintas velocidades, Además se obtuvo Curvas Concha, que nos muestran el rendimiento para las distintas velocidades.

Gráfico H/Q (real) para velocidad 3450 Rpm. Con su rendimiento

Gráfico H/Q (real) y estimado para velocidad 3100 Rpm

Gráfico de Curvas Concha de rendimiento comparativo con velocidades 3450, 3100 y 3500 Rpm.

Conclusiones y Observaciones

A pesar de que en los datos obtenidos la variación de velocidades fue menor, fue posible realizar las tareas asignadas con una buena diferenciación en los gráficos.

En el primer gráfico podemos distinguir la curva H/Q para la velocidad relacionada con 3450 Rpm., donde en el se aprecia claramente que a medida que el caudal aumenta, la Altura en m col de agua H, disminuye debido a las presiones registradas en el ensayo. Esta curva se aproxima a la esperada. Por otra parte, podemos ver el rendimiento a esta velocidad, donde al aumento de caudal Q, el rendimiento va aumentando levemente, si llegar al 100%, debido entre otras causas al las perdidas de la Bomba.

Para el gráfico de 3100 Rpm. Se aprecia la comparación de los rendimientos Real y teóricos. Donde el rendimiento teórico se desprende de los datos la velocidad de 3500 utilizando Leyes de Semejanza, confirmando lo esperado, que era que este rendimiento real debía ser menor al rendimiento teórico.

Para la fabricación de las curvas Concha, estas se aprecian levemente, por lo dicho anteriormente sobre la pequeña variación de velocidades.

Debemos tener en cuenta, que en las fórmulas utilizadas, no están consideradas las pérdidas que produce la Bomba en su funcionamiento. Aunque visualmente son pequeñas.

Con esta experiencia, podemos tomar en cuenta que este tipo de Bombas solo alcanza un rendimiento máximo que alcanza a las ¾ partes del 100% ideal. Donde este porcentaje sería menor si consideramos las perdidas ocurridas antes mencionadas, la temperatura del fluido y la calidad de este. Debemos tener en cuenta que la Bomba utilizada es de gran potencia, y que el caudal utilizado fue menor al máximo de esta, con lo que la Bomba no logro su mejor rendimiento.

Apéndice

Datos Obtenidos

Para velocidad de 3450 Rpm.

Caudal % gal/min		P. Suc. {Psi.}	P. Sal. {Psi.}	Fuerza (kgf)
0	- 0	0	53	1,8
12	- 10	0	54	2,0
20	- 20	0,3	52	2,2
30	- 30	1,0	52	2,3
40	- 40	1,5	51	2,6
50	- 50	2,2	50	2,9
60	- 60	3,1	48	3,2
70	- 70	4,2	46	3,4
80	- 80	5,5	45	3,7
90	- 90	7,0	43	4,0
100	- 100	8,5	40	4,2

Para velocidad de 3100 Rpm.

Caudal % gal/min		P. Suc.	P. Sal	Fuerza (kgf)
0	- 0	0	43	1,6
12	- 10	0,1	44	1,7
20	- 20	0,3	43	1,8
30	- 30	0,7	42	2,0
40	- 40	1,5	41	2,3
50	- 50	2,2	40	2,5
60	- 60	3,1	39	2,8
70	- 70	4,3	37	2,9
80	- 80	5,8	35	3,2
90	- 90	7,0	33	3,4
100	- 100	8,8	30	3,6

Para velocidad de 3500 Rpm.

Caudal % gal/min		P. Suc.	P. Sal	Fuerza (kgf)
0	- 0	0	55	1,9
10	- 10	0	54	2,0
20	- 20	0,1	53	2,2
30	- 30	0,8	52	2,4
40	- 40	1,5	52	2,7
50	- 50	2,2	51	2,9
60	- 60	3,1	50	3,2
70	- 70	4,2	48	3,5
80	- 80	5,8	46	3,8
90	- 90	7,2	44	4,1
100	- 100	8,5	42	4,3

Desarrollo de Cálculos

Para la obtención de los resultados, se procedió de la siguiente manera:

Calculo de Caudales:

Caudal que pasaba por cada Rotámetro

86 {gal/min} = 325,5 {l/min} = 0,3255 {m3/min} = 0,005425 {m3/seg}

entonces con

n = porcentaje de caudal

N = números de Rotámetros

Qn-n = (325,5 * n)*N /100

Q0-0 =	0	{l/min}
Q10-10 =	65,1	{l/min}
Q20-20 =	130,2	{l/min}
Q30-30 =	195,3	{l/min}
Q40-40 =	260,4	{l/min}
Q50-50 =	325,5	{l/min}
Q60-60 =	390,6	{l/min}
Q70-70 =	455,7	{l/min}
Q80-80 =	520,8	{l/min}
Q90-90 =	585,9	{l/min}
Q100-100 =	651	{l/min}

Para el cálculo de la Altura de Presión tenemos, usando Bernoulli.

H = Pe-Ps + Vs2-Ve2 + Zs-Ze

 2g

Donde tenemos que caudal de entrada y salida son iguales, entonces consideramos las velocidades de entrada y salida en la Bomba ; Vs = Ve, por lo cual Vs2 - Ve2 =0.

Considerando que las alturas entre los manómetros son iguales, entonces Zs = Ze, por lo que nos queda Zs-Ze =0

Lo que nos queda solamente H= Pe-Ps



Psuc. = Presión de succión.

Psal. = Presión de Salida

Debemos considerar que en los factores 0.3048 y 0.703 nos dan el cambio de unidad de Psi a m col de agua, y donde estan considerados la división por . Lo que la fórmula a utilizar nos queda:

Hn-n = ( Psuc. n-n{Psi.}*0.3048) + ( Psal. n-n{Psi.} * 0.703) = {m de agua}

Cálculo de Alturas para las distintas velocidades

Hn-n	Vel. 3450 Rpm.	Vel. 3100 Rpm.	Vel. 3500 Rpm.
H0-0	37,25	30,22	38,66
H10-10	37,96	30,96	37,96
H20-20	36,64	30,32	37,28
H30-30	36,86	29,73	36,79
H40-40	36,31	29,28	37.01
H50-50	35,82	28,79	36,52
H60-60	34,68	28,36	36,09
H70-70	33,61	27,32	35,02
H80-80	33,31	26,37	34,10
H90-90	32,36	25,33	33,12
H100-100	30,71	23,77	32,11

Con los datos tomados para las velocidades de 3450 Rpm, se estimará H para una velocidad de 3100 Rpm utilizando leyes de semejanza.

Formula Leyes de semejanza:

H1 = N12

H2 = N22

Donde

H1= Altura Real

H2= Altura a estimar

N1= Velocidad Real (3450Rpm.)

N1= Velocidad estimada (3100 Rpm.)

Despejando H2, tenemos que

H2= H1 * N12 {m de col de agua}

N22

Ocupando la fórmula anterior tenemos un Hn-n para cada Qn-n. Realizando los cálculos tenemos que:

H0-0	33,45
H10-10	34,08
H20-20	32,90
H30-30	33,10
H40-40	32,60
H50-50	32,16
H60-60	32,15
H70-70	31,18
H80-80	29,91
H90-90	29,06
H100-100	27,57

Para el cálculo de rendimiento () de cada Caudal de las curvas H/Q. Tenemos que.

=Nu

Na

Donde Nu= Q*H {Hp}; Na = F*vel {Hp} (Potencia en el Eje)

4500 2400

Las unidades y valores para cada uno son:

F = {kgf} según tabla

H = {m col de agua} según tabla

Vel = {Rpm.} ; las velocidades varían para 3450, 3100 y 3500 Rpm.

Q = {l/min}

El valor 4500 considera la transformación del caudal m3/seg a l/min y el  del agua de 1000 k/m3

entonces reemplazando Nu y Na en , tenemos

= (Q*H ) * 2400

F*vel * 4500

 = porcentaje de rendimiento

Utilizando la fórmula anterior, calculamos el rendimiento para cada una de las velocidades. Con el objetivo de construir las Curvas Concha.

Caudal	 para vel 3450 rmp	 para vel 3100rpm	 para vel 3500rpm
Q0-0	0	0	0
Q10-10	19	20	18
Q20-20	33	37	33
Q30-30	48	49	45
Q40-40	56	57	54
Q50-50	62	64	62
Q60-60	65	68	67
Q70-70	69	73	69
Q80-80	72	73	71
Q90-90	73	75	72
Q100-100	73	73	74

Bibliografía

Bombas Centrifugas

IGOR KRASSIK

Bombas, funcionamiento , cálculo y construcción

FUCHSLOCHER, SCHULZ