mi informe

Universidad Nacional de TrujilloFACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS

ESCUELA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

ALUMNO : Jhonatan Morón Guevara

CICLO : VI

CURSO : Ingeniería de Alimentos I

PROFESOR : MSc. Guillermo A. Linares Lujan

PRACTICA : Sistemas de Bombas Centrifugas en Serie y en Paralelo

TRUJILLO – PERÚ

Noviembre 2012

I. INTRODUCCION

Las bombas centrífugas, también denominadas rotativas, tienen un rotor de paletas giratorio sumergido en el líquido. El líquido entra en la bomba cerca del eje del rotor, y las paletas lo arrastran hacia sus extremos a alta presión. El rotor también proporciona al líquido una velocidad relativamente alta que puede transformarse en presión en una parte estacionaria de la bomba, conocida como difusor. En bombas de alta presión pueden emplearse varios rotores en serie, y los difusores posteriores a cada rotor pueden contener aletas de guía para reducir poco a poco la velocidad del líquido. En las bombas de baja presión, el difusor suele ser un canal en espiral cuya superficie transversal aumenta de forma gradual para reducir la velocidad. El rotor debe ser cebado antes de empezar a funcionar, es decir, debe estar rodeado de líquido cuando se arranca la bomba. Esto puede lograrse colocando una válvula de retención en el conducto de succión, que mantiene el líquido en la bomba cuando el rotor no gira. Si esta válvula pierde, puede ser necesario cebar la bomba introduciendo líquido desde una fuente externa, como el depósito de salida. Por lo general, las bombas centrífugas tienen una válvula en el conducto de salida para controlar el flujo y la presión. En el caso de flujos bajos y altas presiones, la acción del rotor es en gran medida radial. En flujos más elevados y presiones de salida menores, la dirección de flujo en el interior de la bomba es más paralela al eje del rotor (flujo axial). En ese caso, el rotor actúa como una hélice. La transición de un tipo de condiciones a otro es gradual, y cuando las condiciones son intermedias se habla de flujo mixto.FUNCIONAMIENTO DE UNA BOMBA CENTRIFUGALas bombas centrífugas mueven un cierto volumen de líquido entre dos niveles; son pues, máquinas hidráulicas que transforman un trabajo mecánico en otro de tipo hidráulico. Los elementos de que consta una instalación son:a) Una tubería de aspiración, que concluye prácticamente en la brida de aspiración.b) El impulsor o rodete, formado por un conjunto de álabes que pueden adoptar diversas formas, según la misión a que vaya a ser destinada la bomba, los cuales giran dentro de una carcasa circular. El rodete es accionado por un motor, y va unido solidariamente al eje, siendo la parte móvil de la bomba. El líquido penetra axialmente por la tubería de aspiración hasta la entrada del rodete, experimentando un cambio de dirección más o menos brusco, pasando a radial, (en las centrífugas), permaneciendo axial, (en las axiales), acelerándose y absorbiendo un trabajo. Los álabes del rodete someten a las partículas de líquido a un movimiento de rotación muy rápido, siendo proyectadas hacia el exterior por la fuerza centrífuga, creando una altura dinámica de forma que abandonan el rodete hacia la voluta a gran velocidad, aumentando también su presión en el impulsor según la distancia aleje. La elevación del líquido se produce por la reacción entre éste y el rodete sometido al movimiento de rotación.

II. Objetivos

Es la obtención experimental de las curvas características de las bombas

centrifugas.

Determinar la altura H, caudal Q, potencia consumida P, potencia hidráulica Ph,

rendimiento n.

Proporcionar los criterios y métodos que permitan analizar y representar la

operación de los sistemas en serie y paralelo.

III. Procedimiento

Encender el sistema de bombas que está controlado por unas válvulas con las

cuales podemos regular el caudal de salida, y de esta forma poder tener

instantáneamente los datos que te proporciona el sistema que esta automatizado.

Abrir o cerrar las válvulas de acuerdo a los requerimientos de la práctica: con una

sola bomba, bombas en serie y bombas en paralelo; y anotar los datos que te bote

la máquina.

Apagar la máquina y mediante cálculos determinar las gráficas de altura

manométrica Vs caudal; y rendimiento Vs caudal.

IV. Fundamento teórico

Las bombas son máquinas de fluidos, es decir, dispositivos que transforman energía: La primera gran clasificación de las máquinas de fluidos es atendiendo a su principio de funcionamiento:

MÁQUINAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO: Máquinas en las que el fluido es trasegado de forma discreta, es decir, el fluido se encierra en un volumen, desde la aspiración hasta la descarga, aplicándole una serie de trasformaciones trasformación.TURBOMÁQUINAS: Máquinas en las que el intercambio de energía es debido a la variación del momento cinético al pasar por la máquina. El intercambio se hace de forma continuo.

Existe una gran cantidad de clasificaciones para las bombas hidráulicas. La más popular es la que las clasifica en función de la dirección del fluido en el rodete:

RADIAL o CENTRÍFUGA: Toda partícula de fluido recorre una trayectoria situada en un plano normal al eje de giro.AXIAL : Las partículas recorren trayectorias situadas en superficies cilíndricas coaxiales al eje de giroHELICOCENTRÍFUGAS : Las partículas recorren trayectorias situadas sobre superficies cónicas o de revolución no desarrollables

Los componentes fundamentales de una bomba centrífuga o radial pueden verse en la figura 4.2. El agua entra por la tubería de aspiración, para ser impulsada por los álabes del rodete el cual está girando debido al par proporcionado por un motor eléctrico. El aumento de energía se refleja a la salida del rodete como un aumento del momento cinético. Si queremos comunicar mucha energía al fluido, y por tanto una mayor presión, la velocidad absoluta a la salida del rodete será muy grande. Al pasar este fluido con alta velocidad por la voluta, se producirán muchas pérdidas de energía por fricción ya que estas dependen de la velocidad al cuadrado. Para evitarlo, se coloca entre el rodete y la voluta unos álabes fijos que reducen la velocidad de salida aumentando la presión (transforma energía cinética en potencial, no se pierde), con lo que se reduce las perdidas posteriores en el paso por el caracol.

Figura.1 Esquema de una bomba centrifuga típica

La Figura 1 muestra el esquema de una bomba centrífuga convencional, en sus dos vistas principales (corte transversal al eje, y corte paralelo). El fluido entra al rodete de la bomba procedente desde la dirección axial, succionado por los álabes del rodete, los cuales le fuerzan a tomar un movimiento tangencial y radial hacia el exterior del mismo. A la salida

del rodete, el fluido es recogido por la voluta, que no es sino la carcasa de la bomba en forma de conducto de sección creciente alrededor del rodete. La voluta termina en un tramo difusor (es decir, de sección creciente), donde el fluido aumenta un poco más su presión a la par que pierde energía cinética. Normalmente los álabes de las bombas centrífugas están curvados hacia atrás como en la Figura 1, es decir, en la salida están orientados en sentido contrario al sentido de rotación, pues de esa forma se favorece la circulación del fluido y es suficiente un número pequeño de álabes. En ventiladores, en cambio, es habitual el uso de álabes curvados hacia adelante, pues así se necesita un menor tamaño para conseguir una cierta presión de salida, aunque con peor rendimiento.Básicamente, las bombas aumentan la energía mecánica o carga del fluido entre los puntos 1, en el ojo de entrada, y 2, en la salida. El cambio en la carga del fluido se acostumbra a expresar mediante o altura de elevación H, que es igual a la energía por unidad de peso de fluido circulante (se mide en J/N, es decir, en metros), y viene dada por la expresión.

H=( p2

ρg+V 2

2

2g+z2)−( p1

ρg+v1

2

2g+z1)= p2−p1

ρg+( QA2 )

2

−( QA1 )2

2 g+∆z=hs−hf (1)

El término hs representa la energía cedida por la bomba al fluido, y h f es la perdida de carga interna asociada a las tensiones viscosas.Cuando el diámetro de las tuberías de entrada y salida de la bomba son iguales, la altura de elevación queda reducida a:

H=P2−P1

ρg+∆ z=∆ p

ρg+∆ z (2)

La potencia suministrada por la bomba al fluido es igual al producto del peso específico por el cual el caudal y por la altura manométrica:

Putil=Pu=ρgQH (3)

Esta es la potencia útil. La potencia necesaria para mover la bomba, es decir, la potencia consumida por la bomba, viene dada por:

Pconsumida=PB=ωT (4)

Donde ω es la velocidad angular de giro y T es el par en el eje. Si no hubiese pérdidas, la potencia útil y la potencia consumida serian iguales, pero la potencia útil siempre es menor, definiendo el rendimiento.

n=PuPB

= ρgQHωT

(5)

El rendimiento es básicamente el resultado de tres factores: volumétrico, hidráulico y mecánico. El rendimiento volumétrico se define como:

nv=Q

Q+Q f

(6)

Donde Qf es el caudal perdido debido a las fugas entre las holguras de la carcasa y el rotor. El rendimiento hidráulico viene dado por:

nh=1−hfhs

=Hhs

(7)

en cuyo valor intervienen tres tipos de pérdidas: pérdidas por desprendimiento a la entrada debido a un acoplamiento imperfecto entre el flujo de entrada y el borde de ataque de los álabes, pérdidas por fricción en los canales entre los álabes, y pérdidas por recirculación del fluido a causa de un mal acoplamiento entre la corriente y la dirección de salida de los álabes. Finalmente, el rendimiento mecánico viene dado por:

nm=1−PfPB

(8)

Donde Pf es la potencia perdida a causa de la fricción mecánica en los cojinetes y otros puntos de contacto de la máquina. Por definición, el rendimiento total es simplemente el producto de estos tres rendimientos:

n=nv nhnm(9)

Desde el punto de vista del flujo interior de la bomba, la altura de elevación proporcionada se puede expresar en función del as condiciones del flujo a través del rodete, que es el elemento que realmente hace efectiva la transferencia de energía. Sin duda el flujo en el interior de una bomba es sumamente complejo: es tridimensional, no estacionario, con gradiente de presión adverso en los canales del rodete (lo que implica rápido crecimiento de la capa límite), con zonas de estela, con interacción entre partes móviles y fijas, etc… Con todo, es razonable plantear un estudio simplificado, suponiendo flujo bidimensional idealizado en la entrada y en la salida del rodete. La Figura 2 define un volumen de control que abarca la región del impulsor. El flujo pasa a través de la superficie de control de entrada y sale a través de la superficie de salida. Dentro del volumen de control se encuentran los álabes del impulsor girando alrededor del eje con una velocidad ω.

Figura2.Volumen de control para el flujo a través del rodete de una maquina centrifuga.

V. RESULTADOS Y DISCUSIONES

TRABAJANDO SOLO CON LA BOMBA G1.

CUADRO 1.Valores obtenidos experimentalmente en el sistema de bombas

Velocidad (Rev/min)

Caudal(L/min)

Caudal (m3/s)

Presión succión (Pa)

Presión descarga (Pa)

2640 86,4 0,0014 1000 1200002663,5 74 0,0012 1000 1500002651,5 68 0,0011 1000 160000

2661,65 55,6 0,0009 2000 1900002689,2 45,2 0,0008 2000 2100002705,7 33,5 0,0006 2000 2200002735,7 15,4 0,0003 2000 2300002763,6 0 0,0000 3000 250000

En el cuadro 1 se observan los resultados de los valores que obtuvieron en el sistema de bombas haciendo funcionar solo la bomba G1 y luego manipulando la válvula de descarga fuimos variando el caudal hasta llegar a cerrar completamente la válvula.

CUADRO 2. Datos calculados de la altura manométrica y potencia útil

Altura manométrica "h" (Pa)

Altura manométrica(m)

potencia útil (w)

119000 12,14 171,4149000 15,20 183,8159000 16,22 180,2188000 19,18 174,2

208000 21,22 156,7218000 22,24 121,7228000 23,27 58,5247000 25,20 0,0

0.0000 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.0010 0.0012 0.0014 0.00160.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

CAUDAL(m3/s)

Altu

ra M

anom

etric

a(m

)

FIGURA 1. Grafica de Caudal (Q) & Altura manométrica

FIGURA 2. Grafica potencia consumida (w) Vs caudal (m3/s).

.

En la figura 2 se observa que cuanto mayor es la altura de descarga de la bomba la potencia útil disminuye porque mayor será el trabajo que deberá realizar la bomba para poder trasladar el agua hasta dicha altura de descarga perdiendo en el camino potencia.

TRABAJANDO CON LA BOMBA G1 A VELOCIDAD CONSTANTE = 2640 rev/min

0.0000 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.0010 0.0012 0.0014 0.00160.0

50.0

100.0

150.0

200.0

Caudal (m3/s)

POte

ncia

util

(w)

CUADRO 3. Valores obtenidos experimentalmente en el sistema de bombas

Caudal (L/min) caudal(m3/s)



88 0,0015 1000 12000074,7 0,0012 1000 15000065,4 0,0011 1000 17000055,8 0,0009 2000 19000046,5 0,0008 2000 20000038,1 0,0006 2000 21000024,6 0,0004 2000 23000015,8 0,0003 2000 2300004,7 0,0001 2000 2400000 0,0000 3000 250000

CUADRO 4. Datos calculados de la altura manométrica y eficiencia.Altura

manométrica(Pa)

Altura manométrica

(m)

Potencia útil(w)

Potencia eléctrica

(w)

Rendimiento (%)

119000 12,14 174,53 680 25,67149000 15,20 185,51 530 35,00169000 17,24 184,21 720 25,58188000 19,18 174,84 450 38,85198000 20,20 153,45 640 23,98208000 21,22 132,08 460 28,71228000 23,27 93,48 520 17,98228000 23,27 60,04 420 14,30238000 24,29 18,64 440 4,24247000 25,20 0,00 330 0,00

Los valores coloreados en el cuadro 4 significan que la bomba trabajando a una velocidad constante de 2640 rev/min, se obtiene el máximo rendimiento cuando la altura manométrica de descarga de dicha bomba es a 19.18m, siendo su potencia útil a dicha altura de 174.84W.

0.0000 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.0010 0.0012 0.0014 0.00160.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

Caudal (m3/s)

Altu

ra M

anom

etric

a(m

)

FIGURA 3. Grafica de Caudal (Q) & Altura manométrica.

FIGURA 4. Grafica de Caudal (Q) & rendimiento.

TRABAJANDO CON LA BOMBA G1 A VELOCIDAD DE 2000 rpm


Caudal (L/min) Caudal(m3/s)



65,4 0,0011 2000 6000054,3 0,0009 2000 9000042,3 0,0007 2000 10000032,7 0,0005 2000 11000023,8 0,0004 2000 120000

0.0000 0.0005 0.0010 0.0015 0.00200.005.00

10.0015.0020.0025.0030.0035.0040.0045.00

Caudal(m3/s)

Rend

imie

nto

13,8 0,0002 2000 1300002,3 0,0000 2000 1300000 0,0000 2000 130000

CUADRO 6. Datos calculados de la altura manométrica y eficiencia.

Altura manométrica

(Pa)

Altura manométrica(m))

Potencia útil(w)

Potencia eléctrica

(w)

Eficiencia

(%)

58000 5,92 63,2 320 19,7688000 8,98 79,6 310 25,6998000 10,00 69,1 300 23,03

108000 11,02 58,9 280 21,02118000 12,04 46,8 260 18,00128000 13,06 29,4 250 11,78128000 13,06 4,9 230 2,13128000 13,06 0,0 230 0,00

En el cuadro 6 tenemos que trabajando la bomba a una velocidad constante de 2000rpm se obtiene una eficiencia de 25.69%, cuando la bomba trabaja a una altura manométrica de 8.98m llegando a conseguir una potencia útil de 79.6W.

0.0000 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.0010 0.00120.002.004.006.008.00

10.0012.0014.00

Caudal(m3/s)

Altu

ra m

anom

etric

a(m

)


0.0000 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.0010 0.00120.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

Caudal(m3/s)

Rend

imie

nto

FIGURA 6. Grafica de Caudal (Q) & rendimiento.

En la gráfica de la figura 6 se observa que en la curva se obtiene un punto máximo que vendría a representan el máximo rendimiento de la bomba para dicho caudal y que si este último se sigue incrementando entonces va a llevar consigo una caída del rendimiento neto de la bomba producto de un trabajo extra ejercido por la bomba lo que podría significar fallas técnicas en dicho objeto.

TRABAJANDO CON LAS BOMBAS G1 Y G2 EN SERIE:Velocidad = 2600 rpm CUADRO 7. Valores obtenidos experimentalmente en el sistema de bombas

Caudal de llegada (L/min)

Caudal de llegada

(m3/s)

Presión succión

(Pa)

Presión descarga

(Pa)

88,6 0,0015 -1000 12000074,7 0,0012 -1000 20000066,2 0,0011 -1000 26000055 0,0009 -1000 330000

45,3 0,0008 -1000 38000028,1 0,0005 -1000 440000

CUADRO 8. Datos calculados de la altura manométrica.

Altura manométrica

(Pa)

Altura manométrica

(m)121000 12,3201000 20,5

261000 26,6331000 33,8381000 38,9441000 45,0

0.0004 0.0006 0.0008 0.0010 0.0012 0.0014 0.00160.05.0

10.015.020.025.030.035.040.045.050.0

Caudal(m3/s)

Altu

ra m

anom

etri(

m)


.

TRABAJANDO CON LAS BOMBAS G1 Y G2 EN PARALELO


Q Bomba 1

Q Bomba 2

Q total

caudal total

(m3/s)



85,2 79,2 164,4 0,0027 1000 13000067,4 65,3 132,7 0,0022 1000 17000052 50,3 102,3 0,0017 2000 200000

39,6 38,4 78 0,0013 2000 21000030,4 29,6 60 0,0010 2000 22000018,5 17,2 35,7 0,0006 2000 23000011,5 9,5 21 0,0004 3000 230000

0 0 0 0,0000 3000 250000

TABLA 10. Datos calculados de la altura manométrica.

Alturamanométric

a

Altura manométric

a

(Pa) (Pa)129000 13,16169000 17,24198000 20,20208000 21,22218000 22,24228000 23,27227000 23,16247000 25,20

0.0000 0.0005 0.0010 0.0015 0.0020 0.0025 0.00300.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

Caudal(m3/s)

Altu

ra m

anom

etric

a(m

)


VI. CONCLUSIONESSe obtuvo experimentalmente las curvas características de las bombas centrifugas.Se determinó la altura H, caudal Q, potencia consumida P, potencia hidráulica Ph y rendimiento n.Se analizó y represento la operación de los sistemas en serie y paralelo.Los accesorios en la tubería de succión como los codos, niples y reducciones deben de instalarse de tal manera de que no permitan la inclusión de burbujas de aire que luego generen la cavitación en las bombas.

VII. BIBLIOGRAFIAes.scribd.com/doc./19014910/Condiciones-de-succión

http://www.unioviedo.es/Areas/Mecanica.Fluidos/docencia/_asignaturas/

mecanica_de_fluidos_minas/lp7.pdf

http://www.amf.uji.es/Practicas_Bombas.pdf

http://es.scribd.com/doc/52791782/practica-4-serie-y-paralelo

VIII. ANEXOS

http://es.scribd.com/doc/52791782/practica-4-serie-y-paralelo

http://www.amf.uji.es/Practicas_Bombas.pdf

http://www.unioviedo.es/Areas/Mecanica.Fluidos/docencia/_asignaturas/mecanica_de_fluidos_minas/lp7.pdf

http://www.unioviedo.es/Areas/Mecanica.Fluidos/docencia/_asignaturas/mecanica_de_fluidos_minas/lp7.pdf

FIGURA 8. Ejemplo de bomba de succión negativa

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