Mecnica de fluidos

BOMBAS CENTRFUGASUniversidad de AntioquiaMecnica de fluidos

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Andres Felipe Arboleda Gutirrez, Diana Cristina Atehorta Rivera, Robert Andrs Petro suga. Facultad de Ingeniera, Escuela Ambiental Universidad de Antioquia, Medelln.OBJETIVOS General Conocer un equipo de bombeo y determinar experimentalmente las curvas caractersticas de las bombas centrfugas.Especficos Identificar los componentes y caractersticas de una bomba centrfuga. Aprender a cebar correctamente una bomba centrfuga y su puesta en marcha. Comprender lo que es un equipo de bombeo y los elementos que lo componen. Diferenciar el funcionamiento y las caractersticas de un sistema de bombeo en serie y en paralelo. Determinar la carga, potencia y eficiencia de una bomba, individualmente, en serie y en paralelo. Entender la importancia de la eficiencia en un sistema de bombeo.INTRODUCCIN Para que un fluido fluya a travs de una tubera es necesario suministrarle energa; una bomba es un dispositivo mecnico empleado para suministrar esta energa, la cual puede emplearse para aumentar la velocidad, la presin, la altura del fluido o para compensar las prdidas de energa debidas a la friccin. En el montaje experimental se emple un sistema compuesto por dos bombas hidrulicas las cuales nos permiten estudiar diferentes tipos de bombeo, para este caso puede ser en serie o en paralelo; en el cual mediante el uso de un software y variando la apertura de la vlvula se puede determinar algunas de las variables o propiedades del sistema requeridas para el desarrollo de sta prctica.DATOS OBTENIDOSPara el desarrollo de esta prctica se utiliz una sola bomba, la cual contaba con unos sensores de presin encontrados a la entrada y a la salida de esta, los cuales transmitan algunos de los datos necesarios para el anlisis del flujo a un programa permitiendo el manejo y la observacin de estos.

Figura 1. Bombas centrfugas

En primer lugar se realizaron las medidas de la longitud y el dimetro de las tuberas empleadas, se vari la apertura de la vlvula hasta obtener diez datos diferentes, los resultados obtenidos para cada apertura fueron los siguientes: Longitud de la tubera: 2m Dimetro: 3,985 cm Temperatura del agua: 27C Altura de la tubera al tanque de succin: 75cm Tabla 1. Porcentaje de apertura, caudal, voltaje y corriente

Tabla 2. Presin de succin, de descarga y potencia.

DATOS TERICOS CONSULTADOS Altitud de Medelln (msnm): 1510[footnoteRef:1] [1: IAGC]

: 0,363845663[footnoteRef:2] [2: http://www.vaxasoftware.com/]

Presin de Medelln (Pa): 85113 [footnoteRef:3] [3: https://efrainpuerto.wordpress.com/]

CLCULOS Los clculos se realizaron con el uso de las siguientes ecuaciones:

Donde: P: Potencia de la bomba Peso especfico del agua Caudal Altura til

Donde: Potencia del motor Voltaje Corriente 0,87

Donde: Cabeza neta de succin positiva disponible. Presin atmosfrica. Altura de succin. Prdidas totales en la tubera de succin. Factor de correccin por temperatura y altura sobre el nivel del mar.En primer lugar, para hallar la altura til se utiliz la ecuacin de la energa de Bernoulli; ubicando un nivel de referencia tal que las alturas sean iguales. Las velocidades son iguales ya que la tubera no cambia de dimetro ni de caudal. Como resultado obtenemos la siguiente ecuacin:

Donde Ps es la presin de salida y Pe la de entrada. Con los datos obtenidos para HB se realiza una grfica de Q vs HB.Tabla 3. Caudal y altura til. Grfica 1. Caudal vs altura til.Con la grfica obtenida y con la curva de la bomba que da el fabricante realizamos una comparacin entre ellas.Ahora el objetivo es calcular la eficiencia del sistema, para esto se necesita hallar la potencia de la bomba y del motor, lo cual se hace utilizando las ecuaciones (1) Y (2) respectivamente, y luego se calcula la eficiencia haciendo de uso de estos datos en la ecuacin:

Los datos obtenidos se muestran a continuacin.Tabla 4. Potencia del motor, de la bomba y eficiencia del sistema. Se procede a graficar el caudal con cada uno de los datos obtenidos en la tabla 4. Grfica 2. Caudal vs potencia de la bomba.Grfica 3. Caudal vs potencia del motor.

Grfica 4. Caudal vs eficiencia.La eficiencia mxima dada por el fabricante es de 56%, esta diferencia con las obtenidas en los clculos se dan debido al gran margen de error que se tiene en los equipos del laboratorio.Por ltimo se calcula el NPSH disponible (Cabeza neta de succin positiva disponible) con la ecuacin (3), para lo cual se tiene: ha= 8.685 m.c.a hs=0.75m C=CT+CAcon CT, para 27C= 0.363845663y CA para 1510msnm= 1.812entonces C= 2.175845663 Para el clculo de las prdidas totales se requieren calcular las prdidas friccionales y las locales, para lo cual fue necesario usar: =0.000002m [footnoteRef:4] [4: http://fisica.laguia2000.com/]

D= 0.03985m 0.00000101 coeficientes de perdidas: val.bola:10 val apertura: 5.7 codo 90: 0.75 [footnoteRef:5] [5: http://www.miliarium.com/]

A continuacin se muestran los resultados para las prdidas friccionales, locales y totales.

Tabla 5. Prdidas friccionales, locales y totales.Por ltimo se calcula el NPSHd utlizando la ecuacin (3), obteniendo los siguientes resultados:Tabla 6. Cabeza neta de succin positiva disponible.Grfica 5. Caudal vs NPSHd.

Figura 2. Curva de la bomba dada por el fabricante

ANLISIS DE RESULTADOS Para el estudio de las grficas obtenidas es necesario resaltar que, al momento de hacer el procedimiento en laboratorio se produjo una interrupcin en el accionar de la bomba cuando ya se haban obtenido los primeros datos, esto provoc que al volver a encender la bomba se generara una diferencia valores entre los datos anteriores y posteriores al hecho. Es por esto que tanto la grfica de caudal vs (altura y potencia) empiezan en un punto alto y luego cae hasta un valor donde se da inicio a un movimiento uniforme en ascenso conforme se aumenta el caudal, dicho valor es el obtenido despus de volver a encender el sistema de bomba. Los resultados encontrados comparados con las especificaciones del fabricante de la bomba se alejan con un margen de error considerable, a pesar de ser precavidos a la hora de tomar datos es evidente que para que haya un proximidad con poco error es necesario hacer anlisis ms a fondo los cuales permitan obtener la causa de errores de agentes externos, como saber cul es la mxima potencia o mximo tiempo de duracin que resiste el motor antes de recalentarse, esto y otros factores seran esenciales para tener resultados ms precisos y eficaces. La eficiencia del sistema de bombas es un factor de gran importancia para el flujo de fluidos en una tubera, ya que esta permite que las condiciones fsicas del sistema permanezcan estables y tengan un buen funcionamiento sin importar la variacin del caudal. El clculo arroj que mientras ms caudal ms eficiencia, esto con el tiempo puede disminuir debido al desgaste tanto de la bomba y tuberas como el motor.BIBLIOGRAFA Cuervo, Astrid. (2015). Notas de clase. Streeter, V. L. (2001). Mecnica de fluidos. (pgs. 259-314). Bogot: Mc GrawHill. Miranda, Miguel. (2013). Manual de laboratorio de operaciones unitarias I. (pg. 51). Ingersoll-Rand Company (1926) Cameron Hydraulic Data: A Handy Reference on the Subject of Hydraulics. http://fisica.laguia2000.com/complementos-matematicos/diagrama-de-moody http://www.miliarium.com/Paginas/Prontu/Tablas/Aguas/PropiedadesFisicasAgua.htm http://www.vaxasoftware.com/doc_edu/qui/pvh2o.pdf Instituto Geogrfico Agustin Codazzi. https://efrainpuerto.wordpress.com/2011/02/26/f1-2/