tp nº1 - bomba monofasica

8/16/2019 TP Nº1 - Bomba Monofasica

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Ingeniería

Laboratorio de Mecánica,Máquinas Eléctricas y Termofluidos

CIRCUITOS M!"UI#$S%I&RO#EUM!TIC$S ' I#ST$L$CIO#ESI#&USTRI$LES

(ráctica)

E#S$O ELEME#T$L COM(LETO &E *OM*$CE#TR+U-$

.efe de Traba/os (rácticos) In01 1 (illon

$lumnos) (amela Romero .aime Sierra Sara2ia Ser0io L34e5 (ablo Co2aci2ic6 Mat7as 8illa0ra

ec6a de entre0a) 9:;


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I#TRU&UCCIO#En el siguiente ensayo elemental de un banco de bomba de alimentación monofásica se procederá a laobtención de la curva característica de la bomba y la explicación de todos los parámetros a tener encuenta para obtener dicha curva.

*omba) as bombas son má!uinas en las cuales se produce una transformación de la energía mecánicaen energía hidráulica "velocidad y presión# comunicada al fluido !ue circula por ellas.

Ti4os de bomba)

*ombas de des4la5amiento 4ositi2o o 2olumétricoEn ellas se cede energía de presión al fluido mediante vol$menes confinados. %e produce un llenado yvaciado periódico de una serie de cámaras& produci'ndose el movimiento de cantidades discretas de fluidodesde la aspiración hasta la impulsión.

Turbobomba

Es una má!uina hidráulica !ue cede energía al fluido mediante la variación del momento cin'ticoproducido en el impulsor o rodete. (tendiendo a la dirección del flu)o a la salida del rodete& puedendiferenciarse*

@ Centr7fu0as* el flu)o a la salida del rodete tiene dirección perpendicular al e)e "flu)o radial#.

@ $Aiales* dirección del flu)o a la salida es paralela al e)e "flu)o axial#.

@ %elicocentr7fu0as* el flu)o es intermedio entre radial y axial "flu)o mixto#.

#os centraremos en la bomba centr7fu0a 4or ser nuestro caso de estudio, se com4one de doselementos 4rinci4ales)

@ Un rodete o im4ulsor & constituido por álabes !ue producen un cambio en el momento cin'tico del fluido&de modo !ue su velocidad y presión a la salida son superiores a las de la entrada.

@ 8oluta& encargada de conducir al fluido desde la salida del rodete hasta la brida de descarga. Estáformada por un conducto cuya sección aumenta gradualmente hasta alcan+ar la salida de la bomba. Enella& parte de la energía de velocidad se transforma en energía de presión& reduci'ndose las p'rdidas por fricción. Es frecuente la existencia a la salida del rodete& de un difusor constituido por álabes fi)os y cuyamisión es la de contribuir a esta transformación de energía cin'tica en energía de presión.

Ti4os de arranque de bomba Bcon motor eléctrico

$rranque directo, en l7nea o &OL B&irect On Line$rranque estrella@trián0ulo o & B) estrella, &) delta o trián0ulo

$rranque electr3nico o SS BStatic Starter$rranque con 2ariador de frecuencia o 8& B8ariable requency dri2e

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M$RCO TEORICO

&EI#ICIO#ES

$ltura &inámica Total BT&% es la suma de la altura estática o geom'trica a vencer y lasp'rdidas de carga de la instalación. En campo& el valor de /0 se obtiene a partir de las lecturasde manómetros conectados en las bridas de aspiración e impulsión de la bomba.Caudal B" cantidad de fluido por unidad de tiempo.Rendimiento relación entre la potencia consumida por la bomba y la potencia hidráulica ideal.%e expresa en porcenta)e.#(S%R (ltura neta positiva de aspiración& re!uerida por la bomba. Es la cantidad de presiónatmosf'rica necesaria para mover el lí!uido por la aspiración de la bomba. El valor del 2%03está directamente relacionado con el dise4o de la bomba.$ltura estática de as4iraci3n distancia vertical entre el nivel de lí!uido del depósito deaspiración y el centro de la brida de aspiración de la bomba.Cebado - consiste en llenar de lí!uido la tubería de aspiración succión y la carcasa de la bomba&para facilitar la succión de lí!uido.Recebado t'rmino empleado para nombrar el segundo y subsiguientes intentos de aspirar lí!uido tras el cebado inicial y haber bombeado.

El fabricante representa sobre un diagrama altura vs caudal& la curva de funcionamiento de labomba. (demás& se incluye información adicional relativa a la potencia consumida& rendimiento&cebado y o el impulsor.

5ada bomba tiene su propia curva de funcionamientó. 0ay muchos tipos de bombas capaces debombear diferentes caudales a presiones distintas y se recomienda consultar sus curvascaracterísticas antes de seleccionar la bomba.

( continuación& se pasará a visuali+ar en un diagrama e)emplo los parámetros reci'n definidos enun diagrama de bomba 6(-7-8. Marca 2ricast& e!uipamientos industriales.

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-rafico 9 @ &ia0rama *omba T?$@=@*

9 Este recuadro contiene la referencia de la curva característica& el código del cuerpo y del rodetey su diámetro. %e incluye el modelo de bomba& el tama4o de las bridas de conexión& la densidad

del producto empleado para obtener la curva y la velocidad o velocidades de servicio.

> 2restaciones de recebado.

D (ltura /inámica otal "/0#. Este valor es la suma de las p'rdidas de carga de la instalación yde la altura estática total. En campo& corresponde a la diferencia de lecturas entre manómetrosinstalados en las bridas de la bomba. %e muestran tres escalas& es de nuestro inter's solo laescala en metros& por ser una magnitud %:ME( y fundamental del %:& pero cabe mencionar lapresencia de 2%: "libras por pulgada cuadrada# y ;"pies#.

= 5audal de traba)o& en dos escalas.


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: 5urva de funcionamiento a velocidad variable& representando cómo varía el caudal de bombeocon la altura de traba)o. %e tra+an diversas curvas con las velocidades necesarias para alcan+ar una cierta altura a un caudal determinado.

? :nformación relativa a la altura neta positiva de aspiración& re!uerida por la bomba "2%03#.os valores se muestran en pies "ft# y en metros "m#.

3endimiento del e!uipo en >.

F 5obertura hidráulica de la bomba.

7ásicamente& la curva de funcionamiento de una bomba& tiene tres parámetros relacionados entresí. 5onociendo dos de ellos& se determina el 9?. En la práctica es usual !ue pueda medirse lasrpm de la bomba "con un tacómetro# y la altura dinámica total& por diferencia de lecturas entremanómetros instalados en sus bridas y situando ambos valores sobre la curva característica& sepuede deducir el caudal de traba)o dependiendo de las condiciones del circuito aguas aba)o.

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O*.ETI8O

Abtener curva característica para la bomba en estudio

(nali+ar y explicar el comportamiento de 1 bomba cuando se alimenta con un motor monofásico eidentificar usos y aplicaciones reales.

$LC$#CE

%istema de bombas UdeMM.

&ES$RROLLOUniversidad de la Marina Mercante - 6 -


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Material de laboratorio

7anco de bombas UdeMM

1

Ima0en 9 ' *anco de bombas UdeMM

Elementos del banco de bombas UdeMM

Instrumento de medici3n di0ital$m4er7metro

8olt7metroMedidor de r4m

*omba monofásica) Motobomba MOTOR$R-.Modelo* M:: 1? %erie* @,BBCD* 1&,-6&6 m9=hs0* 16 - 8 m,, v == @0+ == ,C r.p.m.5orriente nominal* ,&6 ( (islamiento* ;5F 1 f F 8@ G

> man3metros BCIM($ de < a = G0 ;cm>

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9 caudalimetro -(ILla2es de 4aso, de43sitos de a0ua y caHer7a interconectada1

&escri4ci3n del 4rocedimiento reali5ado

5on la apertura y cierre de válvula de descarga se busca una condición operativa& se tomaron los valoresde presión de succión& presión de salida& caudal& corriente el'ctrica y tensión para cada apertura distintade la válvula !ue se encuentra a la salida de la bomba& más precisamente antes del recipiente de depósito&de esta manera se tomaran los distintos valores de los ítems antes mencionados hasta !ue la presión a laentrada de la bomba sea nula.

%e tomó la medida de presión de succión y salida& para verificar !ue efectivamente la carga de presión delfluido se incrementa al pasar por una bomba.

%e tomó la medición de corriente para poder visuali+ar el hecho de !ue un motor al iniciar su arran!ueconsume una corriente máxima y luego disminuye a medida !ue este permanece encendido.

%e tomó la medida de caudal a la salida de la ca4ería por parte del fluido para constatar el real aumentode caudal a medida !ue avan+aba el ensayo.

%e tomó la medida de rpm del motor de la bomba para constatar !ue se est' traba)ando en r'gimenestable.

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RESULT$&OS O*TE#I&OS

Tabla 4ara com4letar

Tabla 1– Tabla para completar

3rmulas utili5adas)

0m F 1 . "2,I& 196.21# JmK

2 F U . : . 5os "L# JK

u F "CH=6# . D .0m JK

3endimiento "># F "u = 2# . 1

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8alores obtenidos

Tabla 2 – Valores obtenidos

N (rpm): revoluciones por minuto del motor de la bombaP1: Presión de succiónP2: Presión de expulsiónV (L): VolumenQ: audal

!: orriente el"ctricaV (Volts): Tensión#m: $ltura manom"tricaP: PotenciaNu:%endimiento &: %endimiento porcentual



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%e tra+arán las curvas características de altura manom'trica %m& potencia ( y rendimiento de la bombaNen función del caudal " "=min#N obtenidas mediante la práctica

Tabla de 2alores del fabricante

Tabla D ' Tabla de rendimiento se0Jn fabricante

Tabla de 8alores del fabricante, Jtiles 4ara la com4araci3n se0Jn las alturas manométricasdeterminadas

'raco 2 – #m vs Q

Se aclara que los valores de caudal son originalmente de fábrica en unidades de m3/hs



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#m (mca) vs Q (Lmin)#m (mca) Q (Lmin)

12,54 0

12,32 2,91

10,2 5,52

,95 5,43

,95 !,93

,09 5,10

",09 ,52

5,09 ,3!

3,09 !,921,22 !",24

Tabla * + P(,) vs Q (Lmin)

'raco - – #m vs Q

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'raco * – omparacion #m .abricante vs #m experimental

#a curva a$ul re%resenta los valores dados %or el fabricante & la curva naran'are%resenta los valores e(%erimentales, como se %uede a%reciar los datos %or elfabricante constitu&en una linea recta, es decir una relacion %ro%orcional constante encambio los datos e(%erimentales no son forman una relacion lineal %ero si mantienen

la tendencia regresiva de que las alturas manometricas disminu&en a medida que seincrementa el caudal circulante, en de)nitiva esta regresion en las alturasmanometricas era lo que se es%eraba lograr mediante las mediciones obtenidas en unregimen constante %or un conocimiento teorico %revio del funcionamiento de labomba utili$ada*



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P(,) vs Q (Lmin)

P(,) Q (Lmin)

30",52 0

310 2,91

312,4 5,52

314,9! !,93

31",44 5,10

31",44 5,43319,92 ,3!

319,92 ,52

322,4 !,92

329,4 !",24Tabla / + P(,) vs Q (Lmin)

'raco 0 – P vs Q



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%endimiento & vs Q (Lmin)%endimiento

& Q (Lmin)

0 0

1,0 2,91

1,9 5,52

2,12 !,93

2,1" 5,10

2,50 5,43

3,0 ,3!

3,12 ,52

3,22 !,92

4,0 !",24Tabla + P(,) vs Q (Lmin)

'raco / – %endimiento & vs Q

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CUESTIO#$RIO

KCuál es el ob/eti2o del ensayoAbtener experimentalmente de la curva característica de una bomba centrífuga monofásica en un bancode ensayos.

K"ué se determina%e determina la relación encontrada entre la altura manom'trica "0m#& la potencia $til o disponible de labomba "u# y el'ctrica "2#& y el rendimiento de la bomba "3#.

Utilidad 4ractica5onocer los parámetros de una bomba como lo son la altura manom'trica "0m#& caudal "D#& potenciadisponible en la bomba o potencia el'ctrica son de utilidad para seleccionar una bomba dado nuestranecesidad o demanda& pero tambi'n es importante mencionar !ue saber dichos parámetros sirven paraverificar el funcionamiento correcto de una bomba.

K"ué es la 4resi3n absoluta y relati2a, sus diferencias, y como incide en el resultado de la alturamanométrica

(l hacer cálculos !ue involucren la presión de un fluido& se deben efectuar en relación con alguna presiónde referencia. a presión !ue se mide con respecto con un vacio perfecto se denomina presión absoluta.

a presión !ue se mide respecto a la atmosfera se llama presión relativa o manom'trica& por ultimo faltaresta mencionar lo !ue se conoce como presión atmosf'rica& esta presión es la !ue se manifiesta sobre lasuperficie de una sustancia expuesta directamente a la atmosfera. Estos tres tipos de presión serelacionan mediante la siguiente ecuación*

2abs F 2man I 2atm2abs* 2resión absoluta2man* 2resión manom'trica2atm* 2resión atmosf'rica

Enumere las 4érdidas de 4otencia en una bomba centrifu0a1

a carga dinámica total representa las p'rdidas de presión& las cuales se originan por la fricción del fluidoen las tuberías& válvulas& accesorios y otros componentes como pueden ser intercambiadores de calor uotros. Estas p'rdidas varían proporcionalmente con el cuadrado de la velocidad del caudal. ambi'n varíande acuerdo con el tama4o& tipo y condiciones de las superficies de tubos y accesorios y las característicasdel lí!uido bombeado.

K(or qué los resultados obtenidos difieren o no de los 4ro2istos 4or el fabricante

os motivos por los cuales los valores de alturas manom'tricas y caudales correspondiente obtenidosdifieren de los valores dados por el fabricante pueden radicar en errores de instrumentos de medición&

errores de operario& errores aleatorios& cantidad y posición de mediciones insuficientes& sumado a lasp'rdidas !ue se producen en una bomba& las cuales son de tres tipos* perdidas mecánicas& hidráulicas yvolum'tricas.



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KCuál es la 4otencia que se transmite al fluidoEn mecánica de fluidos se considera !ue la potencia es la rapide+ con !ue se transfiere la energía. Enbase a este postulado si conocemos la energía !ue una bomba transmite a un fluido& para calcular lapotencia trasmitida a dicho fluido se debe determinar cuántos neOtons de este fluido pasan porla bombaen un lapso de tiempo. ( esto se lo denomina flu)o en peso y se expresa en =seg. a potencia secalcula mediante el producto de la energía transferida al fluido por el flu)o en peso.

2a F 0a . /onde F y. D

0a* Energía transferida al fluido* ;lu)o en pesoy* 2eso específico del fluidoD* ;lu)o volum'trico del fluido

Cite 4osibles fuentes de errores en los instrumentos

os elementos de medición utili+ados fueron de tipo mecánico "manometros# y digitales "tacómetro&caudalimetro& amperímetro y medidor de tensión#.

El instrumento de tipo mecánico al arro)ar por la indicación de una agu)a en una escala graduadapromueve la posibilidad de un error de lectura por no estar paralelismo sumado al error propio delinstrumento debido a su precisión y exactitud.

os instrumentos de tipo digital utili+ados cuentan con la venta)a de evitar el error por lectura dado !ueentregan datos en una pantalla led pero poseen igualmente una incertidumbre de medición asociada a lasensibilidad !ue perciben.

K"ué 4asar7a si se 2ar7a la 2elocidad de rotaci3n de la bomba en un >


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!maen 2 – Variación de caudal se3n rpm de bomba

Conociendo las caracter7sticas de funcionamiento 4ro4on0a y dibu/e una instalaci3n donde4udiese utili5arse un equi4o de esta naturale5a1

!maen - – $plicación de bomba centri.ua

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El flu)o volum'trico a trav's de la bomba es de &18 m9

=seg. El ;luido !ue se bombea es aceite congravedad especifica de &H6. 5alcule la energía !ue trasmite la bomba al aceite por una unidad de peso deeste fluido en el sistema. as p'rdidas en el sistema son ocasionadas por la válvula de verificación y lafricción& mientras el fluido circula por la tubería. %e determinó !ue la magnitud de dichas perdidas es 1&H6m. ( partir de la ecuación de 7ernoulli*"2a=y# I Pa I "Ga

,=,g# I 0a 0 F "2b=y# I Pb I "Gb,=,g#

Ab)etivo en esta instalación& determinar 0a. a ecuación de 7ernoulli indica !ue la carga total sobre labomba 0a es una medida de todas las tareas !ue deberá hacer la bomba en el sistema. a bomba debeincrementar existente desde el punto ( en la entrada de la bomba a la !ue hay en el punto 7. /ebe elevar el fluido en la cantidad de la diferencia de elevación entre los puntos ( y 7& además debe suministrar

energía para aumentar la velocidad del fluido desde la !ue tiene en la tubería en la succión a la !ue tieneen la expulsión y por ultimo debe superar cual!uier perdida !ue ocurra debido a la valvula de friccion y enla tubería de descarga por fricción.

0a F "2b=y# I Pb I "Gb,=,g# - "2a=y# - Pa - "Ga

,=,g# I 0

y F sg.yO F &H6 . C&H1 Q.m9

"2b 2a# = y F 9H&8 mP7 Pa F 1 m"Gb

,- Ga,#=,g F 1&6C m

0 F 1&H6 m

0a F 98&8 m I 1 m I 1&6C m I 1&H6 m F 8,&C m &efinici3n de ca2itaci3n1 K"ué 4roduce

%e entiende por cavitación el fenómeno consistente en la vapori+ación del fluido circulante& a temperaturasmuy inferiores a las del punto de ebullición del mismo en condiciones de presión atmosferica. Un lí!uido seevapora cuando su tensión de vapori+ación a la temperatura !ue se considera alcan+a la presión exterior !ue sobre dicho lí!uido act$a. a cavitación puede aparecer en la aspiración de bombas cuando 'stas seencuentran a un nivel superior al de la superficie libre en el depósito de captación.

&efinici3n de s6ut off1 K"ué 4asa si 6ay un fluido 2olátil

%hut off es la carga hidráulica !ue produce la bomba cuando el caudal a trav's de ella es nulo. "a válvulaa la salida de la bomba está cerrada& con el fluido en contacto con el rodete#. %i ocurre para un fluidovolátil& es más probable !ue se generen burbu)as en la ca4ería dando como resultado el fenómeno de lacavitación.

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$#($, requerido y dis4onible1

Es la altura neta positiva de aspiración. El (2( re!uerido es el valor de (2( !ue seg$n el fabricante sedebe tener en la aspiración& para !ue la bomba funcione correctamente. Este valor de (2( es provistopor el fabricante por medio de un gráfico o una tabla en función del caudal de operación de la bombaEl (2( disponible depende de las características de la instalación y del lí!uido a bombear*

es el peso específico del lí!uido "=m9

#.2a es la presión en el nivel de aspiración

0a es la altura geom'trica de aspiración

hf es la p'rdida de carga en la línea de aspiración

2v es la presión de vapor del lí!uido a la temperatura de bombeo

-ol4e de ariete1 KC3mo e2itarlo

%e denomina golpe de ariete al cho!ue violento !ue se produce sobre las paredes de un conducto for+ado&cuando el movimiento lí!uido es modificado bruscamente. En otras palabras& el golpe de ariete se puede

presentar en una tubería !ue condu+ca un lí!uido hasta el tope& cuando se tiene un frenado o unaaceleración en el flu)o.

5omo evitarlo*-imitación de la velocidad en tuberías.-5ierre lento de válvulas o registros. 5onstrucción de pie+as !ue no permitan la obstrucción muy rápida.-Empleo de válvulas o dispositivos mecánicos especiales. Gálvulas de alivio& cuyas descargas impidenvalores excesivos de presión.-;abricación de tubos con espesor aumentado& teniendo en cuenta la sobrepresión admitida.-5onstrucción de po+os de oscilación& capaces de absorber los golpes de ariete& permitiendo la oscilacióndel agua. Esta solución es adoptada siempre !ue las condiciones topográficas sean favorables y lasalturas geom'tricas pe!ue4as. os po+os de oscilación deben ser locali+ados tan próximos como seaposible de la casa de má!uinas.-:nstalación de cámaras de aire comprimido !ue proporcionen el amortiguamiento de los golpes.

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http://es.wikipedia.org/wiki/Peso_espec%C3%ADficohttp://es.wikipedia.org/wiki/P%C3%A9rdida_de_cargahttp://es.wikipedia.org/wiki/Peso_espec%C3%ADficohttp://es.wikipedia.org/wiki/P%C3%A9rdida_de_carga


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Ingeniería

CO#CLUSIO#uego de graficar los valores obtenidos se determinaron curvas características !ue correspondena lo !ue se espera de una bomba monofásica& es decir !ue a medida !ue la altura de mcadecrece& los valores de caudal incrementan& como así tambi'n se puede verificar el incremento dela potencia reali+ada y la me)ora de rendimiento a medida !ue crece el caudal expulsado en elsistema de bombas

-ráficos finales

'raco 0 – omparacion #m .abricante vs #m experimental

La curva a4ul representa los valores dados por el .abricante 5 la curvanaran6a representa los valores experimentales

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Ingeniería

REERE#CI$S

5omo referencia teórica e ilustrativa se utili+o el siguiente material

Mecanica de fluidos y Maquinas %idraulicas1

$utor) Claudio MataiA1 Se0unda Edicion1

IS*#) F=@>9@


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Ingeniería

!maen / – 9lementos principales de una bomba centri.ua

!maen + Tipos de u6o a la salida del rodete

tp nº1 - bomba monofasica

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