Ing. David

Hernndez Huramo

Laboratorio

de Hidrulica

Manual de prcticas

4 o s e m e s t r e

H i d r u l i c a d econductos a presin

Guillermo Benjamn Prez MoralesJess Alberto Rodrguez CastroJess Martn Caballero UlajeJorge Leonel Angel HurtadoJuan Pablo Molina Aguilar

Alejandro Ral Gutirrez ObregnElizabeth Pauline Carreo AlvaradoHctor Rivas HernndezRukmini Espinosa Daz

Autores:

Colaboradores:

Laboratorio de Hidrulica Ing. David Hernndez Hueramo

Manual de Prcticas de Laboratorio Hidrulica de Conductos a Presin 4to Semestre

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4. MAQUINARIA HIDRULICA

Objetivos

El alumno conocer los principios del funcionamiento de las bombas hidrulicas, los diferentes tipos de Mquinas Hidrulicas existentes y aprender a identificar los

componentes principales de un sistema de bombeo, as mismo aprender a seleccionar

los equipos de bombeo y turbinas de acuerdo al funcionamiento hidrulico esperado.

Aplicacin En el aprovechamiento del agua es cada vez ms comn que se requiera el uso de

mquinas hidrulicas que nos permitan transformar energa elctrica en energa mecnica,

que permitan con esta transferencia de energa elevar el nivel donde se encuentra un cierto

fluido al nivel o lugar donde se le requiere en un punto ms alto, tambin desde tiempos

remotos se han usado mquinas hidrulicas para transformar energa hidrulica en energa

elctrica; las primeras reciben el nombre de bombas hidrulicas y las segundas el nombre de

turbinas, que en el caso de stas ltimas, son la evolucin natural de la sencilla rueda

hidrulica que aunada a un generador constituye un medio extraordinariamente eficaz de

convertir energa hidrulica en elctrica. Por lo anterior es evidente que el estudiante de

Ingeniera Civil, aplicar los conocimientos adquiridos para poder identificar los tipos de

mquinas hidrulicas que se utilizan tanto en sistemas de bombeo como en centrales

hidroelctricas y ser capaces de proyectarlos, esto con base a las grficas de eficiencia o

curvas caractersticas de cada equipo, mismas que elaboran los fabricantes de stas

mquinas ex profeso para cada una de ellas.

Bomba Hidrulica Turbina Banki

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Definiciones, frmulas y unidades a utilizar Potencia.- Es una magnitud que mide la capacidad para realizar un trabajo en un tiempo

determinado. Matemticamente, es el resultado de dividir trabajo por tiempo y se expresa

segn el Sistema Internacional de Unidades en vatio (W). En el caso de los motores,

debido a que la unidad es demasiado pequea para la capacidad que pueden tener, se

suele utilizar un mltiplo, el Kilovatio (kW), equivalente a 1000 vatios, o tambin, aunque

tendiente a extinguir, el Caballo de Vapor (CV), equivalente a 735,45 W, o tambin de uso

bastante comn el Caballo de Vapor americano, Horse Power (HP) que equivale a 745 W.

Para calcular la potencia requerida por una bomba hidrulica para elevar un cierto caudal

a una determinada altura se utiliza la siguiente frmula:

76 HtQHP = 4.1

En la frmula anterior se tiene que:

Q = Es el gasto o caudal que se desea o requiere bombear (m3/s) H = Es la carga dinmica total a vencer por el equipo de bombeo, la cual se calcula

como la diferencia total del desnivel existente entre la superficie libre del fluido en el punto donde se toma ste y el punto de entrega en donde se requiere que llegue, ms las prdidas de carga generadas en el conducto desde la bomba hasta el punto de descarga (m.c.a.)

= Peso especfico o peso de la unidad de volumen del lquido a bombear (kg/m3) = Eficiencia de la bomba

Impulsor.- El impulsor o rodete est formado por una serie de alabes de diversas formas que

giran dentro de una carcasa circular. El rodete va unido solidariamente al eje y es la parte

mvil de la bomba. El lquido penetra axialmente por la tubera de aspiracin hasta el

centro del rodete, que es accionado por un motor, experimentando un cambio de direccin

ms o menos brusco, pasando a radial, (en las centrfugas), o permaneciendo axial, (en

las axiales), adquiriendo una aceleracin y absorbiendo un trabajo. Los alabes del rodete

someten a las partculas de lquido a un movimiento de rotacin muy rpido, siendo

proyectadas hacia el exterior por la fuerza centrfuga, de forma que abandonan el rodete

hacia la voluta a gran velocidad, aumentando su presin en el impulsor segn la distancia

al eje.

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La elevacin del lquido se produce por la reaccin entre ste y el rodete sometido al

movimiento de rotacin; en la voluta se transforma parte de la energa dinmica adquirida

en el rodete, en energa de presin, siendo lanzados los filetes lquidos contra las paredes

del cuerpo de bomba y evacuados por la tubera de impulsin.

Impulsor Cerrado Impulsor Abierto

Cavitacin.- Es un fenmeno que se produce siempre que la presin en algn punto o zona

de la corriente de un lquido desciende por debajo de un cierto valor mnimo admisible,

que en el caso de bombas hidrulicas es la entrada de aire desde la superficie libre del

aire en forma de vrtices, al no tener la suficiente sumergencia o tirante de agua sobre el

primer impulsor.

Procedimiento (primera parte)

1. Por medio de una presentacin en Power Point se ver la clasificacin de las mquinas hidrulicas, identificando las diferencias entre bombas hidrulicas y turbinas, as como las partes principales de cada una de ellas.

2. Con el uso de varias curvas caractersticas, cada alumno deber leer el nmero de identificacin de la bomba, segn el fabricante de la bomba, as como definir las revoluciones por minuto del motor (r.p.m.), el gasto (Q) para la eficiencia () ms alta, el nmero de identificacin del impulsor, la altura que puede levantar cada impulsor (h) y la Carga Neta de Succin Positiva (C.N.S.P.), plasmando los resultados obtenidos en la tabla 4.1

3. Por medio del programa de clculo de la computadora, el alumno aprender la forma sencilla en que se puede seleccionar el equipo de bombeo ms adecuado para los datos de diseo que en forma guiada le propongan los alumnos, anotando en la tabla 4.2 toda la informacin que se le pide, conforme a la bomba seleccionada.

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Procedimiento (segunda parte) 1. Se ver el funcionamiento de una de las bombas centrfugas verticales del laboratorio de

hidrulica, que abastecen al tanque elevado, desde su encendido hasta su paro, describiendo el procedimiento en la HOJA PARA DESARROLLO DE ACTIVIDADES Y CONCLUSIONES, as como los accesorios de control tanto mecnicos como elctricos de la mencionada bomba.

2. Se ver el funcionamiento de una bomba centrfuga horizontal, colocada en la mesa de trabajo, identificando las diferencias con respecto a la bomba centrfuga vertical y anotndolas en la hoja mencionada en el prrafo anterior.

3. Se ver el funcionamiento de la turbina Banki, identificando las partes que la componen y la forma de generar energa elctrica.

Actividades: 1. Con base en la curva caracterstica de la bomba centrifuga vertical del laboratorio,

calcular la eficiencia en funcin del gasto que le proporcione el laboratorista, as como el nmero de impulsores que tiene el equipo, conforme al nivel del agua en el crcamo de bombeo, el nivel del agua en el tanque elevado y las prdidas de energa en la tubera de conduccin.

2. Seleccionar otras 2 bombas con los datos de la tabla 4.2 pero de otras marcas, anexando las curvas caractersticas de las bombas seleccionadas y definiendo cual es la mejor, justificando el porque.

3. Dibujar y marcar las partes que integran bsicamente una bomba hidrulica.

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TABLA 4.1

DATOS: GASTO (Q): ________ lts/s CARGA DINAMICA TOTAL:_________ m

LUGAR DONDE SE INSTALAR:______________________________________

(1)

No. Identificacin bomba y tipo

(2)

marca

(3) velocidad

de giro motor

(r.p.m)

(4) Gasto

Q (L/s)

(5) Eficiencia

(%)

(6) No.

Identificacin impulsor

(7) altura

dada por impulsor

h (m.c.a)

(8) Carga

neta de succin positiva

C.H.S.P.

(m)

TABLA 4.2

(1)

No. Identificacin bomba y tipo

(2)

marca

(3) velocidad

de giro motor

(r.p.m)

(4) Gasto

Q (L/s)

(5) Eficiencia

(%)

(6) No.

Identificacin impulsor

(7) altura

dada por impulsor

h (m.c.a)

(8) Carga

neta de succin positiva

C.H.S.P.

(m)

Nombre del alumno: . Semestre: Seccin: N de equipo: Laboratorista: .

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R

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IMPU

LSO

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AR

TE

12539

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R N

o. D

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R

N 1

2538

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M.

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11.2

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1

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50

45

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35

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25

20

0200

400

600

800

1000

1200

1400

2.9

5.9

82 - 7

- 78

PE

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200

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10 E

S1760

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-2516

POTENCIA CABALLOS DE FUERZA

PIES DE CARGA TOTAL DE LA CAMPANA

PO

R

ET

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PIES NPSH REQUERIDOS

ENEL IMPULSOR DE SUCCIN

Wr

.293 L

B F

T/E

TA

PA

22

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6 1

/4

6

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70

7678

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83

82

NPSH

80

78

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m)

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(52 L

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curva_bombas