Bomba Centrífuga

Índice

Objetivos………………………………………………………………………………………………………………………………………..3

Fundamentos teóricos…………………………………………………………………………………………………………………...3

Detalle experimental

Equipo experimental………………………………………………………………………………………………………….4

Materiales utilizados………………………………………………………………………………………………………….5

Procedimiento……………………………………………………………………………………………………………………6

Mediciones y detalles experimentales……………………………………………………………………………….6

Conclusión………………………………………………………………………………………………………………………………………7

Bibliografía……………………………………………………………………………………………………………………………………..9

Objetivos

Objetivos generales

 Visualizar y adquirir criterios generales para variar la altura desarrollada de una bomba centrífuga por modificación de la altura de diseño.

 Revisión crítica de conceptos adquiridos respecto a flujo de incompresibles y aplicabilidad de hipótesis a situaciones prácticas.

Objetivos específicos

 Obtención de las curvas Hdes. vs Q para una bomba centrífuga y determinación de la eficiencia de la bomba (la bomba analizada será la vista en el departamento de ingeniería mecánica).

Fundamentos teóricos

En el diseño de sistemas de cañerías las incógnitas usualmente son el trabajo de la bomba requerido para transportar un fluido con un determinado caudal, o para una bomba dada, qué caudal se obtiene en un sistema. En estos casos, el planteo de un balance macroscópico de energía mecánica en un volumen de control bajo condiciones de estado estacionario, conjuntamente con el balance de masa correspondiente deriva en la “Ecuación Ingenieril de Bernoulli”

Donde:

• v = Velocidad del fluido

• α = <v>3/<v3> factor de corrección dependiente del número de Reynolds, que establece la diferencia entre el cubo de la velocidad media y la media de la velocidad al cubo.

• g = gravedad

• Δh = Diferencia de altura

• ΔP = Diferencia de presión

• ρ = Densidad

• W = Trabajo móvil

• Ev = pérdidas por fricción

En la ecuación de Bernoulli quedan implícitas las siguientes consideraciones:

i) Régimen estacionario

ii) Sistema isotérmico

iii) Fluido incompresible

Esta última condición implica que el fluido no cambia su densidad con la presión del sistema.

La altura de diseño (W/g en la ecuación de Bernoulli) es un parámetro característico del sistema de cañerías y de sus requerimientos. Es la energía mecánica por unidad de peso de fluido circulante, expresada como metros de columna de fluido, que éste requiere para circular por el sistema. La intersección de la curva de altura de diseño con la de altura desarrollada determina el punto de operación del sistema.

La altura desarrollada por la bomba en función del caudal de fluido circulante, define una de las curvas características del sistema de bombeo. Para las bombas centrífugas la altura desarrollada disminuye con el aumento de caudal. Es importante destacar que este parámetro depende de las características de la bomba y no del sistema de cañerías y sus requerimientos.

Fig. 1. Curva de características de bomba centrífuga y de operación en un sistema de cañerías.

De acuerdo a los balances de conservación de energía aplicados a un fluido incompresible que circula por una tubería cerrada con un elemento propulsor, la diferencia de presión entre la descarga y la succión en una bomba centrífuga es proporcional a la altura desarrollada (la altura a la que se elevaría el fluido si toda la energía transferida a él por la bomba se utilizara para elevarlo, sin pérdidas de energía por fricción) para un determinado caudal, se define a la altura desarrollada por la bomba como:

(1)

Para que esta ecuación sea válida se deben cumplir las siguientes condiciones:

 Sistema isotérmico,

 densidad constante,

 la descarga y la succión se encuentran a la misma altura

 no hay diferencia de velocidad entre la descarga y la succión (las áreas de entrada y salida son iguales).

Luego, la eficiencia de la bomba es la relación entre la potencia entregada al fluido por la bomba y la potencia en el eje del motor

(2)

(3)

(4)

(*) N en unidades de rpm

Detalle experimental

Equipo experimental

En La Figura siguiente se muestra un esquema del sistema a utilizar, el mismo es el visto en departamento de Ingeniería Mecánica.

Materiales utilizados

 Bomba centrífuga

 Tanque de succión y descarga

 Manómetro

 Válvula manual

 Caudalímetro de vertedero

 Regulador de velocidad

 Celda de fuerza

 Tacómetro

Procedimiento

1) Se Observan las precauciones debidas para evitar riesgos personales (puesta a tierra de equipos, elementos de seguridad eléctrica, etc).

2) Se elige una N= 2000 rpm, esta se mantiene constante (aproximadamente) mediante el ajuste permanente con el regulador de velocidad. Se modifica el % de apertura de la válvula V.

3) Se registran los valores de las revoluciones del motor (N) con el tacómetro; el caudal con el caudalímetro de vertiente, la caída de presión con el manómetro y la fuerza con el medidor de fuerza.

4) Se completa la tabla anexa.

5) Se realiza la curva de altura desarrollada vs caudal, característica de cada bomba.

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