Laboratorio Bombas JUAN M

8/20/2019 Laboratorio Bombas JUAN M

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OBTENCIÓN DE CURVAS CARACTERISTICAS DE UNA BOMBA CENTRIFUGABAJO CONDICINES IDEALES Y TENIENDO EN CUENTA LAS PERDIDAS

PRIMARIAS Y SECUNDARIAS.

J.M. Sánchez P.1, C.A. Arias.1 1Facultad de Ingeniería, Universidad de Ibagu, Cr !! Calle "#, Ibagu, C$l$%bia.

&ru'$ 1

Resumen(l 'resente artícul$ es la evidencia del desarr$ll$ e)'eri%ental lla%ad$ $btenci*n de curvascaracterísticas de una b$%ba centri+uga el cual tiene c$%$ $b-etiv$ 'rinci'al analizar e)'eri%ental%ente l$s dat$s $btenid$s en el banc$, c$n est$s dat$s realizar las curvascaracterísticas de la b$%ba 'ara +inal%ente c$%'ararla c$n la curva /ue $t$rga el +abricantede la b$%ba, 'ara ell$ se realizar$n las res'ectivas %edici$nes 0v$lta-e, a%'era-e, caudal, 'resi*n, te%'eratura tie%'$, c$n estas %edici$nes l$s 'r$cedi%ient$s %ate%átic$s 'ertinentes se $btuvier$n las curvas e)'eri%entales de la b$%ba ade%ás de enc$ntrar l$sval$res de c$e+iciente de cavitaci*n /ue 'ara este cas$ +ue .# deter%inar /ue la b$%ba estáen una s$breca'acidad de casi el 234 'ara esta a'licaci*n.

Palabras clave5 6$%bas Centri+ugas, altura 7til, caudal, 'rdidas, 8PS9.

Abstr!t

The present article is the evidence of experimental development called obtaining curves

features of a centrifugal pump ; What he has Objective As director · experimentally analyzethe data in the bank and these data !erform the characteristic curves of the pump "inally

paragraph compared to the curve gives the pump manufacturer para This respective

measurements #ere performed $%oltage amperage flo# pressure temperature and time #ith these measurements and mathematical procedures relevant experimental pump curves

#ere obtained & 'n addition to finding the values of coefficient of cavitation it #as ()* for this

case and determine +) ,ay the pump is in an overcapacity of nearly -. / for this application)

Keywords: 0entrifugal pumps useful height flo# losses 1!+2)

". Intr#$u!!%&n

:as b$%bas s$n turb$ %a/uinas utilizadas

'ara el au%ent$ de la 'resi*n de un lí/uid$a travs de la adici*n energía 'rinci'al%ente en +$r%a de vel$cidad0energía cintica; haciend$ us$ de ciertas%$di+icaci$nes en la c$raza 'ara generar au%ent$s de 'resi*n c$n el +in de %$ver un+luid$ de un ca%'$ de %en$r 'resi*n $altitud a un$ de %a$r


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a cierta vel$cidad /ue %ane-e unv$lu%en de+inid$ de lí/uid$, la energía /uese a'lica trans+iere al lí/uid$, es la %is%a 'ara cual/uier lí/uid$ sin /ue i%'$rte sudensidad. =.

(l c$%'$rta%ient$ hidráulic$ de una b$%ba se encuentra es'eci+icad$ en sucurva característica estas curvasre'resentan una relaci*n entre %7lti'lesval$res de caudal c$n $tr$s 'ará%etr$sc$%$ la altura, la '$tencia, rendi%ient$hidráulic$ el 8PS9 re/uerid$. (stasgra+icas s$n $btenidas %ediante %t$d$e)'eri%ental haciend$ us$ de un banc$de 'ruebas s$n '$r l$ general $t$rgad$s '$r el +abricante ellas -uegan un 'a'elcrucial a la h$ra de la selecci*n de una


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'. Pr#!e$%m%ent#:a %et$d$l$gía e%'leada 'ara esta 'ráctica de lab$rat$ri$ +ue5Inicial%ente se encendi* la b$%ba sehiz$ una 'rueba 'ara saber el estad$ en el

/ue se enc$ntraba 'ara veri+icar si aestaba cebada, lueg$ se 'r$cedi* a realizar la rec$lecci*n de dat$s.Para la %edici*n c$%'leta del siste%a, se 'r$cedi* a habilitar s$l$ un subcircuit$ del banc$.

Figura !. Subcircuit$ evaluad$ del banc$.(lab$raci*n 'r$'ia

Seguida%ente se t$%ar$n dat$s de 'resi$nes 0'resi*n de succi*n descarga;,caudal, v$lta-e, a%'era-e tie%'$. Para la%edici*n de caudal se utilizar$n d$sinstru%ent$s un cr$n$%etr$ 'ara tener unciert$ interval$ de tie%'$ un c$ntad$r v$lu%tric$ /ue indicaba la cantidad dev$lu%en /ue circula '$r el siste%a.

Figura >. C$ntad$r del banc$.

(lab$raci*n 'r$'iaPara la %edici*n de las 'resi$nes tant$ desucci*n c$%$ de descarga, se e%'lear$nl$s %an*%etr$s dis'uest$s en el banc$,un$ en la ad%isi*n, $tr$ en la descarga 'ara la %edici*n del v$lta-e del a%'era-edel %$t$r de la b$%ba, se e%'le* una 'inza v$tia%'eri%etrica

Figura ?. Man*%etr$s en el banc$.(lab$raci*n 'r$'ia

Se t$%ar$n 1> dat$s en +unci*n del n7%er$de vueltas dadas a la válvula de c$%'uerta,c$%enzand$ '$r la %is%a t$tal%ente

abierta girand$ la válvula un cuart$ '$r cada rec$lecta de dat$s.

:ueg$ se t$%ar$n l$s dat$s /ue s$nc$nstantes, /ue n$ ca%bian en el tie%'$c$%$ las características de la tubería0l$ngitud diá%etr$ intern$; ade%ás del%aterial de la tubería, en este cas$ hierr$galvanizad$, ta%bin se registrar$n l$sacces$ri$s 'resentes en el circuit$.Ea%bin se t$%ar$n las c$nstantes

a%bientales las 'r$'ias del +luid$ c$%$te%'eratura, densidad, 'resi*n at%$s+ricaentre $tras.

C$n est$s val$res, se inici* l$s res'ectiv$scálcul$s.Inicial%ente se c$nvirtier$n las unidades alsiste%a internaci$nal en el cas$ de las


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'resi$nes a 'ascales 0Pa; del v$lu%en a%etr$s c7bic$s 0 m3 ; '$r %edi$ de lassiguientes ecuaci$nes

1∈¿2= 1kgf

2.2lbf

=9.81 N

1kgf

= 1¿2

0.0254m2

1 Psi=1 lbf ¿

01;

1000


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(l segund$ 'lantea%ient$ se realiz*c$nsiderand$ t$d$ el siste%a.

Figura ". Punt$s de análisis /ue abarcan t$d$ elsiste%a

(n 'ri%er lugar se 'r$cedi* hallar las 'erdidas des siste%a h1−2 est$ a travsde la relaci*n de nu%er$ de en$lds larug$sidad relativa del %aterial 'ara /ue%ediante el diagra%a de %$$d seenc$ntrara el val$r de c$e+iciente de+ricci*n.

ℜ= ρ h

2o x V xD

μh2

o

ugosi!a! "elativa= # D

0;

02;

:a deter%inaci*n del c$e+iciente de+ricci*n /ue es usad$ en la ecuaci*n ! $ecuaci*n de arc 'ara calcular las 'rdidas '$r +ricci*n.

hl=f x $ x V

2

2 x D x g

013;

Ea%bin se c$nsiderar$n las 'rdidas '$r acces$ri$s las cuales s$n calculadas '$r %edi$ de un +act$r /ue da el +abricante,de'endiend$ de las características delacces$ri$.

hl=k x V

2

2 x g

011;

ealizand$ la su%a de l$s resultad$s$btenid$s en las 'erdidas '$r tubería '$r acces$ri$s se $btiene la 'rdida t$tal /ue se 'resenta en el siste%a estas 'rdidas s$n

ent$nces necesarias 'ara hallar elre/ueri%ient$ real de la b$%ba.

P$steri$r a ell$ se realiz* el cálcul$ de lasvel$cidades '$r %edi$ de la relaci*n decaudal vel$cidad área esta área es la /ue+$r%a el diá%etr$ intern$ de la tubería, 'ara este diá%etr$ intern$ se ingres* elval$r del diá%etr$ n$%inal, su cedula.Ade%ás se e%'le* la ecuaci*n dec$ntinuidad.

%=&

4∗ Dia met"ointe"no2(12)

V =Q

%(13)

Q1=Q2V 1∗ %1=V 2∗ %2(14 )

A +in de deter%inar la altura de la b$%ba se 'lantea 6ern$ulli entre l$s 'unt$s /ue

c$inciden c$n el inici$ el +in de latubería 'ara e+ect$s de +acilitar el cálcul$se t$%a c$%$ re+erencia el nivel de aguadel tan/ue a /ue se 'ueden a'licar la d$shi'*tesis de vel$cidad s$bre el de'*sit$ deagua igual a cer$ V 1=V 2=0 'resi$nes iguales a /ue se la tubería desucci*n descarga llegan al %is%$de'$sit$ el cual se encuentra abiert$ a laat%$s+era P1= P2 ade%ás al ubicar el%is%$ nivel de re+erencia s$bre el nivel de

agua del tan/ue se tiene /ue Z 2=Z 1=0 .Al 'lantear 6ern$ulli se $btiene /ue5

H =h1−2 01D;

C$n el val$r de la altura 7til, c$n la '$tencia de acci$na%ient$, se $btiene la '$tencia 7til a travs de la ecuaci*n 1".


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Pu=Q∗ ρ∗g∗ H 01";

9abiend$ $btenid$ el val$r de la '$tencia7til 0'$tencia tras%itida al +luid$; la

'$tencia de acci$na%ient$, se hall* lae+iciencia de la b$%ba.

'= Potencia util

Potencia !e accionamiento(15)

Final%ente se deter%in* el 8PS9 lueg$de ell$ se realizar$n las res'ectivas grá+icas 'ara /ue +ueran c$%'aradas c$n las del+abricante de la b$%ba.

NP(H = P %− P(

γ − H s−h1− )

01";

(n la cual P ) es la 'resi*n abs$luta laentrada de la b$%ba, P( es la 'resi*nde saturaci*n del lí/uid$ a ciertate%'eratura V ) es la vel$cidad a laentrada de la b$%ba.

(. Resu)t$#s

:$s val$res $btenid$s directa%ente en el banc$ +uer$n

Tb) ". Dt#s e*+er%ment)es

C$n est$s val$res se hall* el caudal%ediante la ecuaci*n > se c$nvirtier$n lasunidades al siste%a internaci$nal %ediantela ecuaci*n 1 ! ade%ás se hall* la

'$tencia de acci$na%ient$ del %$t$r.Tb) '. V)#res !)!u)$#s

Gal$res c$nstantes derivad$s de lasc$ndici$nes de la tubería, del +luid$ dela%biente.

Tb) (. V)#res $e )s !#nstntes.

PIM( P:A8E(AMI(8E@(ntre el Gacu$%etr$ %an*%etr$e%'leand$ la ecuaci*n # se $btuv$ lasalturas 7tiles 'ara cada gir$ de lac$%'uerta.

Tb) ,. V)#r $e ) )tur -t%) b# e)+r%mer +)ntem%ent# e! /.


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Figura #. &ra+ica de caudal vs altura 7til del 'ri%er 'lantea%ient$

S(&U8@ P:A8E(AMI(8E@C$nsiderand$ t$d$ el circuit$ ade%ás las 'rdidas.

Tb) ,. V)#res $e )s !#nstntes $e 0r%!!%&n$e !$ !!es#r%#.

Para deter%inar las 'erdidas, se se'ar* elcircuit$ en !, debid$ a /ue había !diá%etr$s de tuberías di+erentes.

Figura 2. Punt$s de análisis 'ara las 'rdidasdel circuit$ basad$s en l$s diá%etr$s de la

tubería.

Tb) 1. V)#res $e )s +er$%$s en ) se!!%&n"2' $#n$e ) tuber3 es $e "4


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:ueg$ se deter%in* la '$tencia 7til delsiste%a e%'leand$ la ecuaci*n 1"

Tb) ue ne!es%t e) s%stem

Para el cálcul$ del 8PS9 se hace us$ de laecuaci*n 1"

Tb) Nattc$n$ciend$ la '$tencia de acci$na%ient$del %$t$r se $btiene la e+iciencia gracias ala ecuaci*n 1D, la cual es a'r$)i%ada%ente


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1D4, l$ cual es %u ba-$, 'er$ 'uedee)'licarse debid$ a /ue n$ t$d$ el circuit$estaba en +unci$na%ient$, a /ue de '$r sila b$%ba está s$bredi%ensi$nada 'ara esaa'licaci*n a /ue n$ se 'resentan ca%bi$s

de altura signi+icativ$s las l$ngitudes delas tubería s$n relativa%ente c$rtas.

C$n base en la +igura se 'uede $bservar /ue la altura au%enta a %edida /ue elcaudal l$ hace est$ teniend$ en cuenta /uese hiz$ us$ de la ecuaci*n #, 'ara la cual sehicier$n ciertas c$nsideraci$nes en laecuaci*n de 6ern$ulli /ue dier$n c$%$resultad$ /ue la altura 7til de la b$%ba eraigual a las 'rdidas /ue se 'resentan en elsiste%a. ebid$ al us$ de un +lu-$v$lu%tric$ bastante 'e/ueB$ se tiene /uela vel$cidad es de igual %anera 'e/ueBaade%ás se 'uede $bservar la altura 7til 'resenta un val$r ba-$ '$r ende las 'erdidas est$ se debe a /ue el cálcul$ delas 'rdidas se encuentra en +unci*n de lavel$cidad c$%$ se $bserva en la ecuaci*n 2 13.

(l cálcul$ del 8PS9 se $bserva en lasgrá+icas > ? este au%enta a %edida /ue elcaudal l$ hace, c$%'arad$ c$n l$ /uesucede en la curva $t$rgada c$n el+abricante en la /ue se da un au%ent$ del 8PS9 c$n+$r%e l$ hace el caudal el val$r del 8PS9 de'ende %a$ritaria%ente de las 'resi$nes en la entrada de la b$%ba la 'resi*n at%$s+rica las cuales s$n %uch$%a$res /ue la adici*n de +act$res c$%$ 'erdidas vel$cidad.

Al $bservar l$s dat$s $btenid$s en la tabla1 se deter%ina /ue la 'resi*n de succi*ndis%inue la 'resi*n de descargar au%enta c$n+$r%e el caudal ta%bindis%inue.

1. C#n!)us%#nes

Se c$nclue /ue la b$%ba estás$bredi%ensi$nada en a'r$)i%ada%ente

un 234 si c$ntára%$s s$l$ c$n la secci*ndel banc$ /ue +ue evaluada est$ sinc$ntar la s$bre ca'acidad /ue el %$t$r $+rece.

:a gran %a$ría de l$s cálcul$s de estein+$r%e n$ 'resentan una %u buena 'recisi*n debid$ a /ue l$s caudales s$n%u 'e/ueB$s, '$r tant$ las grá+icastienden a dist$rsi$narse, a /ue las escalashacen ver c$%$ si las grá+icas +uesenerr*neas, 'er$ la verdad es /ue l$sinterval$s s$n %u 'e/ueB$s se%a)i%izan las 'e/ueBas $ndulaci$nes

/ue 'resentan las grá+icas.

:a gran di+erencia entre l$s val$res altura0sin tener en cuenta las 'erdidas; $btenid$sde %anera 'ráctica l$s dad$s de %anerate*rica '$r el +abricante llevan a c$ncluir /ue en el siste%a es '$sible /ue se 'resentealg7n ti'$ de 'erdida de carácter %ecánic$/ue a+ecta el dese%'eB$ de la b$%baade%ás se ha de c$nsiderar /ue esta es una b$%ba de e-e libre c$nectada a un %$t$r atravs de una trans%isi*n la cual 'uedea+ectar el +unci$na%ient$ de la %is%a.

()iste una gran di+erencia entre l$s val$res$btenid$s de %anera ideal 0sin 'erdidas; teniend$ en cuenta estas, /ue lleva ac$ncluir /ue e)iste uns$bredi%ensi$na%ient$ a la h$ra de laselecci*n de la b$%ba.

Ee*rica%ente el val$r del 8PS9 debeau%entar de %anera en /ue el caudal l$hace se realizar el cálcul$ d$s veces 'aradeter%inar si e)istía alguna di+erencia entreel us$ de una +$r%ula $tra se deter%in*/ue a%bas llegan a l$ %is%$ unadis%inuci*n del 8PS9 en cuant$ el caudal


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au%enta se c$nclue /ue est$ se 'uede 'resentar debid$ al di%inut$ caudal /uecircula '$r el siste%a

5. Re0eren!%s

ed., Pears$n (ducaci*n, !33".

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