Diseño de una bomba axial

DISEÑO DE UN BOMBA AXIAL

Datos para el diseño:

H = 15 m H2O Q =5 m3/s

Para el caso de bombas el Nq se encontrara entre los valores [100-500], por lo que hallaremos un rango de valores para escoger la velocidad que debe tener el motor que vamos a elegir.

100

N         Q

1 0 0         5 0 0[pic 2][pic 3]

3 / 4

H

Finalmente el rango para N será:

251.5 < N < 3354

Para hallar la potencia asumiremos una eficiencia total pero t0omando en cuenta la

relación siguiente:

nm x nv x nh=n

Asumimos:

nm=0.98        n=0.8

De esto hallaremos la potencia requerida de la siguiente formula:

x Q  x  H P[pic 4][pic 5][pic 6]

n

1 0 0 0 x 9 . 8 1 x 5  x1 5

0 . 8 9

8 2 6 . 6 5 5 4 x1 0  W[pic 7]

P = 1108.60 HP

Características del motor seleccionado: Marca: WEG

Potencia: 1200 HP Tensión: 6600 V Corriente: 177 A Velocidad: 2980 RPM Frecuencia: 60 Hz.

Entonces las RPM con las cuales se trabajaran serán N=2980

Ahora estamos en capacidad de hallar el Nq reemplazando este valor en la fórmula antes descrita. De esto obtenemos:

Nq = 444.23

Hallamos la velocidad meridiana (Cm) de acuerdo a la formula siguiente:

Cm        Km[pic 9][pic 8]

2 gH

donde Km se encuentra entre los valores [0.5-1.1], en el caso de ventiladores usaremos

el valor de Km=1.1, por lo tanto tendremos que:

Cm        1 . 1[pic 11][pic 12][pic 10]

2  x 9 . 8

x 16 , 66

Cm = 19,88 m/s.

Para calcular el diámetro  externo  de  utilizaremos la formula que se deducirá de la siguiente expresión:

                          2[pic 14][pic 15][pic 16][pic 17][pic 18][pic 19][pic 20][pic 26][pic 27][pic 28][pic 29][pic 30][pic 31][pic 32][pic 13][pic 21][pic 22][pic 23][pic 24][pic 25]

Q                          2         i[pic 33]

Cm         d         1[pic 34][pic 35][pic 36][pic 37][pic 38][pic 39]

v         e

Despejando de esta ecuación d2 tendremos la siguiente expresión:

4 Q[pic 40]

e[pic 41][pic 45][pic 46][pic 47][pic 42][pic 43][pic 44]

Cm         1         K[pic 49][pic 53][pic 54][pic 48][pic 50][pic 51][pic 52]

e[pic 55]

0 ,85

4 *  4

19 ,88    1

0 , 5

De donde:

nv:        Eficiencia volumétrica. Cm:        Velocidad meridiana. Q:        Caudal.

K:        Coeficiente de abstracción en la sección de entrada.

K = (di/de)2

Asumiremos  un  valor  de  K1/2   entre  [0.3-0.6]  dependiendo  de manera inversamente proporcional con el Nq.

Aproximando una dependencia lineal inversa, obtenemos un K1/2=0.5. Reemplazando los valores en la formula deducida para de obtenemos:

de= 776,4 mm.

De la relación di/de=0.5 tendremos el valor de di:

di = 388,2 mm.

Diseño de los álabes

Como nuestro ventilador tendrá alabes de sección constante, entonces procederemos a evaluar los parámetros  de la cinemática del flujo.

Las variables según el esquema son:

Cu[pic 57][pic 59][pic 60][pic 63][pic 64][pic 56][pic 58][pic 61][pic 62]

W

W1        W2

C=Cm

C2

2

1[pic 65][pic 66]

W  u

U[pic 67]

VELOCIDAD TANGENCIAL:

ANGULO        :[pic 69][pic 68]

           N U        D  *        *[pic 72][pic 70][pic 71]

60

[pic 73]                Cm[pic 74][pic 75][pic 76][pic 77][pic 78][pic 79]

arctan

W         u

VARIACIÓN DE Cu:

gH Cu[pic 82][pic 83][pic 84][pic 80][pic 81]

h

VELOCIDAD  W  :[pic 85]

           Cu[pic 87][pic 89][pic 90][pic 86][pic 88]

W         u         U

2

RELACION DE COEFICIENTES DE CARGA:

...