República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Educación

Universidad Nacional Experimental “Simón Rodríguez”

Núcleo Canoabo

Laboratorio de Operaciones de Ingeniería II

Abril, 2013

Participantes

Iván Lysyj

José Hernández

Nemecio Moya

Maryelli Silva

Luis Machado

Orlando Rodríguez

Facilitador (a)

Ing. Luis Cesar

Objetivos General

Construir las curvas características de funcionamiento de bombas

centrifugas

Objetivos Específicos

Realizar las mediciones de las variables en estudio

Construir las curvas características de funcionamiento de las

bomba centrifuga

Determinar el punto optimo de funcionamiento de las bombas

centrífugas

Bomba

Las bombas son dispositivos que se encargan de transferir energía a la

corriente del fluido impulsándolo, desde un estado de baja presión estática a otro

de mayor presión. Están compuestas por un elemento rotatorio denominado

impulsor, el cual se encuentra dentro de una carcasa llamada voluta. Inicialmente

la energía es transmitida  como energía mecánica a través de un eje, para

posteriormente convertirse en energía hidráulica. El fluido entra axialmente a

través del ojo del impulsor, pasando por los canales de éste y suministrándosele

energía cinética mediante los álabes que se encuentran en el impulsor para

posteriormente descargar el fluido en la voluta, el cual se expande gradualmente,

disminuyendo la energía cinética adquirida para convertirse  en presión estática.

Bomba centrífuga

Una bomba centrífuga es una máquina que consiste de un conjunto de

paletas rotatorias encerradas dentro de una caja o cárter, o una cubierta o coraza.

Se denominan así porque la cota de presión que crean es ampliamente atribuible a

la acción centrífuga. Las paletas imparten energía al fluido por la fuerza de esta

misma acción. Así, despojada de todos los refinamientos, una bomba centrífuga

tiene dos partes principales: (1) Un elemento giratorio, incluyendo un impulsor y

una flecha, y (2) un elemento estacionario, compuesto por una cubierta, estoperas

y chumaceras. En la figura 2 se muestra una bomba centrífuga.

Cavitación en una bomba centrífuga

Cavitación procede del latín “cavus”, que significa espacio hueco o

cavidad. En los diccionarios técnicos se define como ‘la rápida formación y

colapso de cavidades en zonas de muy baja presión en un flujo líquido.En la

literatura sobre bombas centrifugas, en lugar de “cavidad”, se usan varios

términos como: bolsones de vapor, bolsones de gas, hoyos, burbujas, etc. En este

artículo se usará el término “burbuja”. En el contexto de las bombas centrifugas,

el término cavitación implica un proceso dinámico de formación de burbujas

dentro del líquido, su crecimiento y subsecuente colapsamiento a medida que el

líquido fluye a través de la bomba. Generalmente las burbujas que se forman

dentro de un líquido son de dos tipos:

Burbujas de vapor o burbujas de gas. Las burbujas de vapor se forman

debido a la vaporización del líquido bombeado. La cavitación inducida por la

formación y colapso de estas burbujas se conoce como Cavitación Vaporosa. Las

burbujas de gas se forman por la presencia de gases disueltos en el líquido

bombeado (generalmente aire pero puede ser cualquier gas presente en el

sistema). La cavitación inducida por la formación y colapso de estas burbujas se

conoce como Cavitación Gaseosa.

Eficiencia o rendimiento hidráulico (η): es el coeficiente resultante de

dividir la potencia hidráulica por la potencia suministrada al eje de la bomba, por

lo que representa el porcentaje de potencia que se transmite al fluido respecto del

total suministrado al eje.

Carga neta de aspiración. NPSH (Net Positive Suction Head): Es la

carga de aspiración total, determinada en la boca de succión de la bomba, menos

la presión de vapor del líquido a la temperatura que circula, ambas expresadas en

metros.

NPSHd (disponible): Es característica del sistema. Es el Nla máxima

energía disponible de un líquido en un punto del sistema, que se puede invertir en

recorrer la línea desde el punto hasta la boca de succión de la bomba, de forma

que no se produzca cavitación en la bomba. Es la diferencia entre la energía total

del fluido en la aspiración de la bomba y la presión de vapor del líquido.

NPSHr (requerido): Es una característica de la misma. Es la mínima

energía necesaria que debe tener un líquido en la entrada de la bomba, para que no

se presente cavitación.

NPSHd>NPSHr Si no se obtiene el NSPH requerido se producirá una

vaporización más o menos parcial del líquido, con el resultado de la formación de

bolsas de gas. El fenómeno se conoce con el nombre de cavitación y puede

ocasionar desperfectos mecánicos en la bomba al desaparecer las burbujas de gas

cuando la presión aumenta que posteriormente implosionan; al mismo tiempo se

produce un apreciable aumento de la vibración y del ruido, así como una

disminución de las presiones de descarga y de aspiración, lo que puede provocar

que la bomba se vacíe de líquido.

Velocidad específica (NS): es una correlación entre la capacidad, altura y

velocidad de una bomba a eficiencia óptima.

Curvas características: es la representación gráfica de las variables

mencionadas, caracterizando la bomba en función del caudal que trasiega.

Generalmente, son cuatro las curvas características que se utilizan para

caracterizar la bomba: H(Q), P(Q), η(Q) y NPSHr(Q)

Descripción del equipo

Unidad de bombas centrifugas serie/paralelo marca didacta serie

H238DSU, consta de:

Dos tanques de acero, uno en la parte de arriba de un metro cúbico

de capacidad graduado y otro en la parte de debajo de 1,8 metros

cúbicos de capacidad

2 bombas centrifugas con motor jaula de ardilla de 0,5 kw

Un panel de control que posee conmutadores para el control de la

patencia de cada una de las bombas, indicadores de potencia de

cada bomba, amperaje y voltaje de laboratorio

Un sistema de manómetros y vacuometros de membrana para la

determinación de las presiones de descarga y succión

respectivamente en la bomba

2 Rotámetros

Sistema de tubería de 1” de diámetro

Normas de seguridad

No fumes, comas o bebas en el laboratorio.

Utiliza una bata y tenla siempre bien abrochada, así protegerás tu

ropa.

Guarda tus prendas de abrigo y los objetos personales en un

armario o taquilla y no los dejes nunca sobre la mesa de trabajo.

No lleves bufandas, pañuelos largos ni prendas u objetos que

dificulten tu movilidad.

Procura no andar de un lado para otro sin motivo y, sobre todo, no

corras dentro del laboratorio.

Si tienes el cabello largo, recógetelo.

Dispón sobre la mesa sólo los libros y cuadernos que sean

necesarios.

Ten siempre tus manos limpias y secas. Si tienes alguna herida,

tápala.

Discusión de Resultados

En el estudio realizado sobre el funcionamiento de la bomba centrífuga a

distintas velocidades, se obtuvieron una serie de resultados que nos indicaran la

eficiencia o el buen funcionamiento que posee dicha bomba.

En el grafica numero 1 se presentan los valores obtenidos de la cabeza

total de la Bomba estando conectadas en serie y paralelo respectivamente, lo cual

nos indica que al aumentar el caudal disminuye dicha cabeza total de la bomba,

esto se representa gráficamente (Gráfica 1,2,3,4), ya que el comportamiento de

dicha gráfica fue una curva decreciente. Siendo este comportamiento el adecuado

ya que según Munson y Cols (2002), una curva característica para una bomba

centrífuga la representación grafica de los valores de la cabeza total Vs caudal es

decreciente a medida que se disminuye la cabeza total aumenta el caudal.

En el graficas 1,2,3,4 se expresan los resultados obtenidos en la potencia

de la bomba 1, bomba 2 así como las bombas conectadas en serie y paralelo,

dichos resultados arrojaron valores muy lógicos debido ya que al aumentar el

caudal que fluye por la tubería, iba aumentando la potencia. Ello se observa en la

gráfica 1,2, 3 y 4, en la cual la curva de distribución tuvo un comportamiento

ascendente.

También se representan los valores obtenidos de la eficiencia con la

bomba 1, bomba 2, bomba en serie y paralelo, donde se observa que al aumentar

el caudal aumenta la eficiencia respectivamente. La eficiencia fue baja, pero

representa un valor lógico ya que la bomba tiene muchos años de uso y su estado

no es óptimo.

Conclusiones

Se obtuvieron las curvas características de la bomba

A medida que el caudal aumenta, la presión de succión aumenta y la

presión de descarga aumenta.

La Eficiencia de la bomba es mayor conforme aumenta el caudal.

Se determinaron las leyes de afinidad para la velocidad