Como es que se dab las Curvas caracteristicas de una bomba

Laboratorio de Mecánica de Fluidos II

Características externas de bombas centrífugas y cavitación

20-nov-2017, II termino académico

Caraguay Ambuludi Rubén Darío

Facultad de Ingeniería Mecánica y Ciencias de la Producción (FIMCP)

Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL)

Guayaquil – Ecuador

rcaragua@espol.edu.ec

Resumen

Para el desarrollo de esta práctica se utilizó dos bombas centrifugas, operando a tres velocidades angulares diferentes para cada una de ellas, además se tomaron datos de las diferentes mediciones como el flujo volumétrico, el cabezal de admisión y el cabezal de descarga, también se registraron los datos de la fuerza producida por el eje del motor gracias a un dinamómetro adyacente al motor, con estos datos se procedió a calcular el cabezal total, la potencia electrica y la potencia hidráulica con el fin de determinar la eficiencia total de cada una de las bombas trabajando a las diferentes revoluciones. Con estos valores calculados se procedió a realizar las curvas de Cabezal total, potencia mecánica y eficiencia vs caudal, notando que cuando se produce un mayor cabezal se consume una mayor energía y a medida que el caudal aumenta la energía disminuye, pero gracias a la eficiencia podemos elegir cual seria el mejor rango de operación de cada una de las bombas.

Palabras Claves: Cabezal total, caudal, eficiencia, potencia hidráulica, potencia mecánica. Curvas de operación.

Abstract

For the development of this practice, the centrifugal pumps, data are also recorded for the volumetric flow, the intake head and the discharge head, the data of the force produced by the motor shaft was also recorded thanks to an indicator adjacent to the engine, with this data was processed to calculate the total head, electrical power and hydraulic power in order to determine the total efficiency of each of the pumps working at different revolutions. With these calculated values, the head curves were processed in their entirety, mechanical power and efficiency against flow, noting that when a head mayor is produced, a greater energy is consumed and the measurement that the flow increases the low energy, but thanks to we can choose which would be the best range of operation of each of the pumps.

Keywords: Total head, flow, efficiency, hydraulic power, mechanical power. Operation curves

Introducción

La bomba es una maquina hidráulica o turbomaquinaria, que absorbe energía de algún sistema para transferir la mayor parte de esta energía al fluido, mediante un eje.

[pic 1]

Figura 1. Una bomba suministra energía a un fluido.

Cuando las bombas de usan con gases se denominan ventiladores, sopladores o compresores sus denominaciones dependen de los valores relativos de incrementos de presión y caudal. Tambien es necesario aclarar que el fluido experimenta un aumento de presión, mas no necesariamente un aumento en la velocidad del fluido cuando pasa a través de la bomba.

Para el análisis del rendimiento de una bomba se utilizan algunos parámetros fundamentales.

Entre ellos tenemos el gasto volumétrico:

[pic 2]

Donde  es el flujo másico y  es la densidad del fluido. Otro de los parámetros fundamentales es la carga hidrostática neta la cual es proporcional a la potencia útil entregada el fluido, la cual se define de la siguiente forma:[pic 3][pic 4]

[pic 5]

Debido a las perdidas irreversible debido a fricción, fugas internas, separación de flujo en la superficie de los alabes, turbulencias, etc, la energía mecánica que se suministra ala bomba debe ser mayo que , Esta energía se denomina potencia al freno, y se define de esta forma:[pic 6]

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Donde es la velocidad angular de la flecha [rad/s] y  es el par de torsión suministrada a la flecha.[pic 8][pic 9]

Con la relación de la potencia útil y la potencia suministrada podemos definir la eficiencia de la bomba:[pic 10]

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Curvas de rendimiento de la bomba y punto de operación

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Figura 2. Curva de rendimiento típica de una bomba y punto de operación de un sistema.

Para el caso de condiciones estacionarias, una bomba solo puede operar en base a su curva de rendimiento de tal forma que el punto de operación de un sistema se determina cuando se corresponden la demanda del sistema con el rendimiento de la bomba. (Cengel & Cimbala, 2006)

El punto de operación permanente de un sistema de tuberías se establece en el gasto volumétrico donde [pic 13]

Cavitación de la bomba

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Figura 3. Burbujas generadas por la cavitación, cuya implosión generan socavaciones en un alabe del rotor.

Al bombear líquidos la presión local disminuye por debajo de la presión de saturación del líquido, produciendo burbujas, estas después se transportan a las regiones de mayor presión ocasionando su colapso, provocando ruido, vibraciones, reduciendo así la eficiencia y dañando los alabes del rotor. (White, 2004)

Para evitarla es necesario asegurar que la presión local en cualquier punto de la bomba se mantenga arriba de la presión de vapor . Para esto se utiliza un parámetro denominado carga de aspiración neta positiva (NPSH) definido como la diferencia entre la presión de estancamiento en la entrada y la carga de la presión de vapor:[pic 15]

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En cuanto corresponde a la práctica el objetivo fue determinar las características de operación de una bomba centrifuga, determinando el cabezal total el cual nos representa la distancia existente entre la línea de admisión y la línea de descarga de bomba, y se representa con la siguiente expresión:

[pic 17]

De tal manera que:

[pic 18]

[pic 19]

[pic 20]

Una vez calculado el cabezal total para cada valor de descarga se procede a calcular la potencia que entrega la bomba al fluido conocida como potencia hidráulica mediante la siguiente expresión.

[pic 21]

Donde:

 [pic 22]

[pic 23]

[pic 24]

Para el cálculo de la potencia mecánica, se determina el torque que genera el motor de la bomba, calculando la fuerza medida desde un dinamómetro y multiplicando por la distancia entre el eje central del motor hasta el dinamómetro, de  tal modo que:

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