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Mecnica De Fluidos, Noviembre del 2012

BOMBAS CENTRFUGAS

Chavarro Harlam Molina Bladimir Prez Juan Sierra Daniel

Universidad del Atlntico

Facultad de Ingeniera

Mecnica

Resumen En esta experiencia se observa el comportamiento de un sistema de bombeo para conocer y manejar los

parmetros que intervienen en la determinacin de las curvas caractersticas de una bomba y las curvas de

eficiencia del sistema. La prctica consta de una bomba impulsada por un motor de potencia, al cual se le hizo

pasar un cierto caudal de agua controlado por unos rotmetros. Sealadas las presiones de entrada y salida en

la bomba se obtuvieron datos para ciertas velocidades cambiando el caudal de entrada.

Los clculos, los procedimientos, tablas, grficos, las teoras utilizadas y las conclusiones realizadas se

encuentran de manera organizada y detallada en el cuerpo del informe.

Palabras Claves

Bomba centrifuga, Caudal, Frecuencia, Eficiencia mecnica, Potencia del eje, Cabeza de presin.

1. Introduccin

La caracterstica principal de la bomba centrfuga es la de convertir la energa de una fuente de movimiento (el motor) primero en velocidad (o energa cintica) y despus en energa de presin. El rol de una bomba es el aporte de energa al lquido bombeado (energa transformada luego en caudal y altura de elevacin), segn las caractersticas constructivas de la bomba misma y en relacin con las necesidades especficas de la instalacin. El funcionamiento es simple: dichas bombas usan el efecto centrfugo para mover el lquido y aumentar su presin. Dentro de una cmara hermtica dotada de entrada y salida (tornillo sin fin o voluta) gira una rueda con paleta (rodete), el verdadero corazn de la bomba. El rodete es el elemento rodante de la bomba que convierte la energa del

Motor en energa cintica (la parte esttica de la bomba, o sea la voluta, convierte, en cambio, la energa cintica en energa de presin). El rodete est, a su vez, fijado al eje bomba, ensamblado directamente al eje de trasmisin del motor o acoplado a l por medio de acoplado rgido. Cuando entra lquido dentro del cuerpo de la bomba, el rodete (alimentado por el motor) proyecta el fluido a la zona externa del cuerpo-bomba debido a la fuerza centrfuga producida por la velocidad del rodete: el lquido, de esta manera, almacena una energa (potencial) que se transformar en caudal y altura de elevacin (o energa cintica). Este movimiento centrfugo provoca, al mismo tiempo, una depresin capaz de aspirar el fluido que se debe bombear.

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2. Formulas y teoras a emplear

Las formulas a emplear para calcular los datos problemas son las siguientes:

Donde:

Q es el caudal experimental, V es el volumen y t es el tiempo.

Donde:

HHP es la potencia hidrulica, Q es el caudal, la

cabeza de presin y es el peso especfico del fluido, en este caso del agua.

Esta formula proviene de la ecuacin de Bernoulli, esta est simplificada ya que datos como las velocidades son constantes en todos los puntos del sistema y las alturas son despreciables.

Tambin es muy importante tener en cuenta que 1 Litro es igual a 0.26472 galones y que el peso especifico del agua es 0.03611 .

3. Mtodos Experimentales.

Para realizar la experiencia se llevaron a cabo los siguientes pasos: primeramente se abrieron las vlvulas de succin y de descarga de la bomba para realizar el llenado del tanque hasta su tercera parte. Luego se procede acerrar la vlvula de descarga y se enciende el motor elctrico de la bomba. Posteriormente se regula el selector de variacin de frecuencia, primeramente a 30 Hertz y luego a 33 y 36 Hertz. Luego se abre lentamente la vlvula de descarga de la bomba y se espera un tiempo aproximado de 5 minutos para que se estabilice el equipo.

Ya teniendo en funcionamiento el equipo con una frecuencia de 30 Hertz, se determina el rango de trabajo en ambos manmetros, se determina cerrando y abriendo completamente la vlvula de descarga de la bomba.

Luego se vara la rata de flujo con la vlvula de descarga unas 10 veces, y se registraron para cada corrida los datos de volumen, el tiempo que dura en transitar un litro de agua por la tubera, la presin de succin y de descarga.

4. Clculos y Resultados

Los clculos y los datos obtenidos en le laboratorio estn ordenados en las siguientes tablas:

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3

1 0.97 1.80 07.20 2.2060 22.9853 1.8309

2 1.06 1.92 07.28 2.1817 23.8161 1.8763

3 1.11 2.00 07.35 2.1609 24.6469 1.9232

4 1.12 2.20 07.40 2.1464 29.9086 2.3181

5 0.91 2.31 08.58 1.8512 38.7704 2.5917

6 0.98 2.13 07.82 2.0311 31.8471 2.3358

7 0.97 2.07 07.56 2.1009 30.4625 2.3109

8 0.20 6.70 17.66 0.8994 180.0055 5.8461

9 0.19 5.07 11.45 1.3871 135.1426 6.7690

10 0.42 4.20 10.07 1.5773 104.6801 5.9622

Frecuencia = 30 Hertz 1 < presin de descarga < 8 Volumen = 0.26472 Gal 0 < presin de succin < 60

1 0.04 10.0 32.94 0.4822 275.8239 4.8027

2 0.15 9.0 20.00 0.7942 245.0845 7.0288

3 0.19 8.0 12.09 1.3137 216.2836 10.2599

4 0.39 7.0 10.57 1.5027 183.0518 9.9328

5 0.58 6.0 09.14 1.7377 150.0969 9.4183

6 0.87 5.0 08.35 1.9022 114.3727 7.8561

7 0.95 4.5 07.82 2.0311 98.3107 7.2104

8 0.97 4.0 07.47 2.1263 83.9103 6.4427

9 1.15 3.5 06.80 2.3358 65.0789 5.4891

10 1.15 3.3 06.61 2.4029 59.5403 5.1662

Frecuencia = 33 Hertz 2.8 < presin de descarga < 11 Volumen = 0.26472 Gal 0 < presin de succin < 1.16

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4

1 0.04 13.0 44.89 0.3538 358.9033 4.5852

2 0.08 12.0 20.77 0.7647 330.1025 9.1152

3 0.19 11.0 14.06 1.1297 299.3631 12.2120

4 0.29 10.0 11.78 1.3483 268.9006 13.0919

5 0.39 9.0 09.87 1.6092 238.4381 13.8552

6 0.58 8.0 08.59 1.8490 205.4832 13.7196

7 0.77 7.0 07.89 2.0131 172.5284 12.5416

8 0.97 6.0 07.15 2.2214 139.2966 11.1736

9 1.16 5.0 06.59 2.4102 106.3417 9.2552

10 1.35 4.0 06.10 2.6038 73.3869 6.9001

Frecuencia = 36 Hertz 4 < presin de descarga < 14 Volumen = 0.26472 Gal 0 < presin de succin < 80

5. Anlisis de resultados.

Podemos definir cavitacin mecnicamente

como la ruptura del medio de lquido continuo bajo

el efecto de tensiones excesivas. La cavitacin

puede producirse en el caso de un lquido en

reposo o circulando. Un ejemplo simple en el

mbito mdico, que todos podemos observar, es

el llenado de una jeringa por aspiracin; si la

aspiracin es demasiado intensa, vemos aparecer

una burbuja de gas en la jeringa.

Cuando una masa lquida se calienta a presin

constante o cuando se reduce la presin a

temperatura constante, esttica o dinmicamente,

se forman y crecen burbujas o cavidades. Las

burbujas tambin estn sujetas a la difusin de

gases disueltos dentro de las cavidades y a la

expansin del gas contenido en ellas. Si llamamos

"hervir" al fenmeno causado por el aumento de

temperatura a presin constante, podemos llamar

"cavitar" a aquella causada por la disminucin de

presin a temperatura constante. Se habla de

"Cavitacin en Fase Vapor", cuando es inducida

por la reduccin de la presin dinmica. Esta

cavitacin relacionada con los cambios en la

presin dinmica es la que tiene lugar en circuitos

hidrulicos, turbinas, bombas, etc. Esta cavitacin

produce un desgaste en los componentes que se

cuantifica por: perdida de volumen, nmero de

crteres producidos y perdida de peso.

El cebado de la bomba consiste en llenar de

lquido la tubera de aspiracin succin y la

carcasa de la bomba, para facilitar la succin de

lquido, evitando que queden bolsas de aire en el

interior. Al ser necesaria esta operacin en las

bombas rotodinmicas, se dice que no tienen

capacidad autocebante. Sin embargo, las bombas

de desplazamiento positivo son autocebantes, es

decir, aunque estn llenas de aire son capaces de

llenar de fluido el circuito de aspiracin.

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5

De los datos obtenidos se pudo hacer una grafica

de caudal versus cabeza de presin, y se puede

apreciar a continuacin, estn ubicadas segn

sus datos de frecuencia (30 33 36 Hertz)

respectivamente:

Gracias a estas graficas se puede afirmar que a medida que va disminuyendo el caudal la cabeza de presin de la bomba aumenta considerablemente. Y esto se da no teniendo en cuenta la frecuencia, es decir, si varia o no.

6. Conclusiones. El sistema centrfugo presenta infinidad de ventajas con respecto a los otros tipos de bombeo: aseguran un tamao reducido, un servicio relativamente silencioso y un fcil accionamiento con todos los tipos de motores elctricos que se encuentran en plaza. Adems presenta una fcil adaptacin a todos los problemas del tratamiento de lquidos ya que, por medio de adaptaciones a las determinadas condiciones de uso, es capaz de responder a las exigencias de las instalaciones destinadas.

7. Referencias bibliogrficas.

[1] Vctor L. Streeter, E. Benjamin Wylie, Keith

W. Bedford.MECANICA DE FLUIDOS. 9

edicin. Ed.Mc Graw Hill.

[2]Irving H. Shames. MECANICA DE FLUIDOS.

3 edicin.Ed.McGraw Hill.

[3] Claudio Mataix. MECANICA DE FLUIDOS Y

MAQUINAS HIDRAULICAS. 2

edicin.Ed.Alfaomega.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 50 100 150 200

Q VS h

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 100 200 300

Q vs h

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 100 200 300 400

Q vs h