Desmontaje y Montaje de Una Bomba Centrifuga

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<p>Mquinas Hidrulicas Bomba CentrfugaDESMONTAJE Y MONTAJE DE UNA BOMBA CENTRFUGATrabajo a realizar por el alumno:1.-Dibujar un corte de la bomba.Podemos ver el corte de la bomba en la pagina 0-bis. Ademspodemos observar a continuacin varias fotos,tanto de la bomba que utilizaremos para el trabajo como de un corte real de la misma:Adems daremos enestepuntolas especificaciones necesarias a conocer sobre la bomba para poder realizar la prctica:-Presin de aspiracin de la bomba: esta presin depender de la ubicacin en la que la bomba vaya a trabajar , es decir, depender del conductoconel queseharoperaralabomba. Ennuestrocaso concreto, supondremos que bar Pbomba aspiracin35 . 0 -Viscosidad cinemtica: sm3610 1 . 1 -PUNTO DE DISEO:Grado de reaccin: 6 . 0 --Mquinas Hidrulicas Bomba CentrfugahmQm H3383 . 20 C Trpm n 2514302.-Dibujar los tres caudales internos que intervienen en el rendimiento volumtrico.Podemos ver en la hoja 0-bis los tres caudales internos dibujados con diferentes colores en el corte de la bomba.3.-Dibujar el cierre mecnicoVeremos acontinuacinlas piezas delas queestacompuestoel cierre mecnico de la bomba centrfuga con la que hemos trabajado: - 1 -Diferentes cierresMquinas Hidrulicas Bomba Centrfuga4.-Clculodel balance defuerzas axiales sobrela parte giratoriaAntes de analizar las fuerzas debidas a la presin, cuya representacin viene dada en la hoja 2-bis , consideraremos otro tipo de fuerzas:-Fuerzas debidas al muelle : F=10 N-Chorro que choca contra el rodete:v m F con e ro entradaAQvdet FUERZAS DEBIDAS A LAS PRESIONES SOBRE LA SUPERFICIE CERRADA QUE ENVUELVE A LA MASA GIRATORIAF1:provocada por la presin de aspiracin sobre la boca de entrada. La presin de aspiracin no es conocida, ya quedepende de muchos factores (z, patm,v).Como ya sabemos ) ( 65 . 0 ) ( 35 . 0 absoluta bar relativa bar Pbomba aspiracin N mmN DP S P Faspiracin aspiracin51 . 413409 . 010 65 . 04222521 F2:lapresinnoesconstante, yaquevariardebidoalaaceleracin normal que se le imprimirdebidoalgirodelabomba. Debemospues calcular la presin en funcin del radio y despus integrar:2 2 22 22 2r r wP P INTEGRAMOS dr rwdpextr cmara</p> <p>,_</p> <p>,_</p> <p> La presin en la cmara la calcularemos a partir de los datos del fabricante:Conocemos m Hsalida3 . 20 Aplicamos Bernoulli:entrada salidagvhPgvhPH</p> <p>,_</p> <p>+ + </p> <p>,_</p> <p>+ + 2 22 2 - 2 -Mquinas Hidrulicas Bomba Centrfugabar Pbar PmP PHcmaracmara e s64 . 265 . 03 . 20 Y ya somos capaces ahora de realizar la integral para poder hallar la fuerza que necesitamos: </p> <p>,_</p> <p>,_</p> <p> rextasp lab rextrextasp lab rN dr rr r wdo sustituyen dr r P F. .2 22. .29775 22 264 . 2 2 F3: utilizaremos la Prya calculada, para hacer la integral correspondiente ha esta fuerza, en la que solamente cambiarn los limites de integracin, que en este caso, tendrn valores diferentes: </p> <p>,_</p> <p> ,_</p> <p> rextasp lab rextrextasp lab rN dr rr r wdo sustituyen dr r P F. .2 22. .310077 22 264 . 2 2 F4:serecalcularalaPrparadespusrepetir unprocedimientosimilaral realizado en el caso anterior:2 2 22 2 2 2conexinaspiracin rr rwP P INTEGRAMOS dr rwdp</p> <p>,_</p> <p>,_</p> <p>,_</p> <p> ,_</p> <p> + asp lab rconexin rconexinasp lab rconexion rrN dr rr rwdo sustituyen dr r P F. ..2 2 2. ..449 . 49 22 265 . 0 2 F5: ( ) N mmND D Pcierretoroide eje conexin asp37 . 103 028 . 0 053 . 0410 65 . 042 2 225 2.2 </p> <p>,_</p> <p> F6: nDP Fejeatm37 . 62426 FUERZA DEBIDA AL FLUJO NETO DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO- 3 -Mquinas Hidrulicas Bomba CentrfugaDada la simetra del rodete, el flujo de cantidad de movimiento a la salida es cero. Slo nos queda el caudal o la integral a travs de la superficie de entrada:( )ND DuQ v Q Fe ejero entraentrada23 . 20412det227 As pues, la fuerza total que actuar sobre nuestra bomba ser:( ) ( ) N F F F F F F F FT49 . 836 5 4 3 2 1 7 + + + + + El signo menos indica que la fuerza es contraria al flujo de entrada de agua, ya quehabamos adoptado este sentido como positivo: muelle axialesF F 49 . 835.-Valorar numricamente los tres caudales internos. Todos estos clculos o valoraciones los haremos para el punto de operacin de la bomba.Pararesponder aestapreguntadebemoshacer unestudiodelos laberintos existentes en la bomba as como la presin en cada uno de ellos. -Laberinto n 1:circuito cerrado del laberinto de aspiracin. El agua que sale delrodete y es recogida por la espiral esta a alta presin, mientras quealaentradadelabombaseproduce unadepresinde aspiracin. Estas dos zonas estn aisladas mediante el laberinto de aspiracin, pero como es lgico este laberinto no es hermtico y su ajuste permitequeuncaudal deaguaabandonelazonadealtapresinpara volver de nuevo a la zona de aspiracin. El agua es aspirada y se cierra el circuito.El agua se encuentra centrifugada variando desde una velocidad igual a la del rodete enla capa lmite de contacto agua-rodete hasta una velocidad nula en la capa lmite de contacto agua-paredes de la bomba.Para la realizacin de las prcticas consideraremos la velocidad del agua como la media entre la velocidad mxima y la velocidad mnima:( )2 2detdete ropared e roaguaVV VV +-Laberinto n 2:circuito cerrado del laberinto espalda. Debido a que cera del eje del rotor se practican unos agujeros. La zona posterior del rodete tambin se encuentra a baja presin ya que est comunicada con la zonadebajapresindelaaspiracin. Estoprovoca. Al igual queenel circuito anterior, que el laberinto de la espalda divida dos zonas a distinta - 4 -Mquinas Hidrulicas Bomba Centrfugapresin y a travs del ajuste se filtre agua que abandona la zona posterior mediante los agujeros de conexin y vuelve a ser aspirada.Al igual queel laberinton1, el aguaseencuentracentrifugada variandodesdeunavelocidadigual aladel rodeteenlacapalmitede contacto agua-rodete hasta una velocidad nula en la capa lmite de contacto agua-paredes de la bomba.Por tanto, haremos la misma suposicin que para el laberinto n 1: 2det e roaguaVV -Laberinto n 3:circuito cerrado de lubricacin del cierre mecnico.El cierremecnico debeser refrigeradoy lubricado mediante agua, para ello se practica un orificio desde la espiral (zona de alta presin). Por medio de 6 agujeros de conexin hacemos que la zona del cierre est a baja presin. El agua a alta presin pasa a travs del agujero llegando al cierre mecnico que se encuentra a baja presin, atravesando despus los agujeros de conexin y vuelve a salir del rodete.Se puede asegurar a la hora de calcular la bomba que los caudales y las presiones estn interrelacionados y son directamente dependientes.Datos:-Laberinto 1(aspiracin): mm Dlab1001 mm Llab151 Holgura:mm rlab3 . 01 Rugosidad: mm 02 . 0 -Laberinto 2: mm Dlab952 </p> <p>mm Llab152 Holgura:mm j 3 . 0 Rugosidad: mm 02 . 0 -Rodete: mm De ro247det- 5 -Mquinas Hidrulicas Bomba Centrfuga mm De ro entrada90det 1 -Dimetro agujeros de paso: mm Do4 </p> <p>-Dimetro conducto para la refrigeracin del cierre: </p> <p>mm Dconducto4 </p> <p>mm Lconducto80 </p> <p>mm 02 . 0 -Dimetro para el eje donde est alojado la junta trica : mm D 28 Valoracin de los caudales internos:Una vez conocidos los parmetros generales de la bomba, podemos empezar a realizar el clculo del caudal de cada laberinto:Laberinto 1:prdidas existentes en el laberinto: cin centrifuga e ro o laberfP P Ph</p> <p>,_</p> <p>,_</p> <p>,_</p> <p> det 1 int1Conocidas las prdidas de carga, tenemos un sistema de 2 ecuaciones con 2 incgnitas( f1 y V1) gVkDLf hundariasHf1]1</p> <p>+ 221sec11 1 mojado PermetroeraR DH H 4 41 1 1 1 1 lab labr D V q - 6 -Mquinas Hidrulicas Bomba Centrfugahmq315 . 2 Laberinto 2: prdidas existentes en el laberinto:(1) agujero fcin centrifuga e ro o laberfhP P Ph</p> <p>,_</p> <p>,_</p> <p>,_</p> <p> det 2 int2(2) gVkDLf hundariasHf1]1</p> <p>+ 222sec222 2 (3) Diagrama de Moody(4)j D V qlab 2 2 2Conducto refrigeracin: prdidas existentes en el laberinto: (5) agujero fe ro conducto extremosfhP Ph</p> <p>,_</p> <p>,_</p> <p> det _3 (6) gVkDLf hundariasconductoconductof1]1</p> <p>+ 223sec 3 3 (7)Diagrama de Moody(8)423 3conducto DV q Lapresenciadelaincgnitahf-agujeroenlas ecuaciones del laberinto 2 y delconducto produce una indeterminacin . Para resolverla, usaremos la siguiente condicin:- 7 -Mquinas Hidrulicas Bomba Centrfuga(9)( ) ( )</p> <p>,_</p> <p>,_</p> <p> gDq qkgVk hoagujero f246223 226Los valores de k necesarios para nuestras ecuaciones sern los siguientes:5 . 01entradasalidakkNos encontramos pues, ante la resolucin de un sistema lineal con 9 incgnitas y 9 ecuaciones; el cual no resulta muy difcil de resolver debido a lo engorroso de algunas de sus ecuaciones analticamente hablando, y el costoso trabajo de utilizar los diagramas de Moody para hallar los coeficientes de prdidas. Por ello, realizaremos las siguientes simplificaciones:SIMPLIFICACIONESPara evitar el engorroso trabajo de trabajar con diagramas de Moody, interpolaciones, clculos engorrosos. . Supondremos ya los valores de los coeficientes de prdidas, cuyo clculo sabemos realizar, ya que fue estudiado en Mecnica de Fluidos de 2. As pues a partir de un diagrama de Moody como el que sigue.Tomaremos unos determinados valores de coeficientes de prdidas, los valores nos han sido proporcionados orientativamente. Los valores sern los siguientes:064 . 02 fCon esta simplificacin consigo eliminarme el diagrama de Moody(3) adems de que la incgnita f2 de la ecuacin (2) deje de serlo.032 . 03 fCon esta simplificacin consigo eliminarme el diagrama de Moody(7) adems de que la incgnita f3 de la ecuacin (6) deje de serlo. Haciendo esta segunda simplificacin para las ecuaciones correspondientes al conducto de refrigeracin.- 8 -Mquinas Hidrulicas Bomba Centrfuga dddddddCon las simplificaciones realizadas arriba, ya somos capaces de resolver el sistema de ecuaciones planteado, obteniendo como resultado:- 9 -f2=0.064f3=0.032Mquinas Hidrulicas Bomba Centrfugam hhmqhmqagujero f2 . 438 . 062 . 13332- 10 -</p>