Informe De Laboratorio De Hidráulicas (i).docx

LABORATORIO MÁQUINAS HIDRÁULICAS Práctica No 1 : Bombas Centrífugas FUNDACIÓN UNIVERSIDAD DE AMÉRICA Victor Manuel Raudales Macias. 4162164 Steven Orlando Diaz Rodriguez. 4142865 1.

OBJETIVOS    

 

2.

Conocer una instalación hidráulica que usa una bomba centrifuga para transportar líquidos. Aprender a operar o poner en funcionamiento una instalación que usa una bomba centrifuga para el transporte de fluidos. Conocer la instrumentación necesaria para controlar u operar una instalación hidráulica con una bomba centrifuga. Estudiar la influencia de las revoluciones de giro de una bomba centrifuga en la cantidad de fluido transportado (caudal), la presión o la altura a que es transportado y la potencia involucrada para transportar un fluido. Estudiar las curvas características de una bomba centrifuga y analizar su importancia para su uso en situaciones industriales o técnicas donde se requiera manipular o transportar fluidos. Calcular la potencia hidráulica para la práctica realizada y contrastarla con las potencias medidas en el display del equipo, para hallar la eficiencia de la bomba centrifuga.

. INTRODUCCION Y MARCO REFERENCIAL.

La bomba de una instalación hidráulica tiene como función hacer circular el agua desde el equipo generador hasta nuestro punto final deseado. La bomba transmite energía al fluido para que este llegue a una altura deseada con cierta distancia, la bomba suministra un caudal con una presión suficiente para que supere las pérdidas de energía a lo largo del sistema. Potencia:

Es la potencia que consume la bomba y depende de las características del trabajo, del caudal y de la altura manométrica. Es descrita por la siguiente relación: 𝑝=

𝜌 ∗ 𝑞 ∗ ∆𝑝 ∩

En donde: p potencia absorbida por la bomba [W] ρ densidad [kg/m 3 ] q caudal [m 3 /s] ∆𝒑 caída de presión en el circuito o altura manométrica [kPa] ∩ rendimiento total de la bomba [adimensional] NPSH: es la presión mínima de entrada para evitar la cavitación.

Npsh = presión estática + presión dinámica – presión de vapor Leyes de afinidad:

 El caudal varía con la velocidad de rotación del rotor.  La presión varía con el cuadrado de la velocidad de rotación.  La potencia varía con el cubo de la velocidad de rotación.

3.

DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS

El equipo usado, (HM 150.04 Bomba centrífuga), consta de un tablero llamado: Convertidor de frecuencia. El cual, cumple la función de controlar el número de revoluciones necesitado para la toma de mediciones respectivas. Además, cuenta con un par de manómetros, colocados en la entrada; (manómetro de succión), y la salida de la bomba; (manómetro de descarga), los cuales cumplirán con medir la cantidad de presión encontrada en los principales puntos de estudio. Por otra parte, tenemos un grifo de bola, el cual controla la altura de elevación del fluido en estudio. Todo este equipo, opera gracias a un motor asíncrono, el cual le brinda la energía suficiente para lograr hacerlo funcionar. Todo este conjunto, se coloca sobre una superficie de trabajo, (HM 150 Módulo básico para ensayos sobre mecánica de fluidos). La bomba aspira agua del depósito del módulo básico HM 150. El caudal es determinado volumétricamente al retornar al recipiente graduado del HM 150. El circuito cerrado de agua está compuesto por el depósito de reserva, que se encuentra abajo, equipado con una bomba sumergible de alto rendimiento, y por el tanque de medición, que se encuentra encima, en el cual se recoge el agua que retorna.

4. RECOLECCIÓN DE DATOS a. Válvula totalmente abierta Número de vueltas 4 6 7.5 9 9.76

RPM

Potencia

Presión 1

Presión 2

Volumen

Tiempo

100 200 300 400 500

1117w 1604w 2062w 2513w 2780w

-0.35 -0.45 -0.41 -0.41 -0.41

-0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2

1260ml 2000ml 1480ml 1940ml 1580ml

2.96s 3.26s 2.3s 3.13s 2.17s

b. Válvula abierta a 30° Número de RPM vueltas 9.76 500 9 400 7.5 300 6 200 4 100 c. Válvula abierta a 45°

Potencia

Presión 1

Presión 2

Volumen

Tiempo

2784w 2515w 2073w 1617w 1123w

-0.41 -0.41 -0.41 -0.41 -0.35

-0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2

2000ml 1420ml 1360ml 1500ml 1260ml

3.2s 2.2s 2.14s 2.25s 3.11s

Número de RPM vueltas 4 100 6 200 7.5 300 9 400 9.76 500 c. Válvula abierta a 60°

Potencia

Presión 1

Presión 2

Volumen

Tiempo

1120w 1618w 1985w 2480w 2708w

-0.3 -0.4 -0.45 -0.45 -0.45

-0.2 0 0 0 0

1100ml 1710ml 2100ml 1860ml 1740ml

3.24s 3.0s 3.3s 3.05s 2.9s

Número de RPM vueltas 9.1 500 8.6 400 7.3 300 6.1 200 4.2 100 c. Válvula cerrada

Potencia

Presión 1

Presión 2

Volumen

Tiempo

2543w 2390w 1978w 1640w 1125w

-0.45 -0.4 -0.35 -0.3 -0.25

0.8 0.8 0.4 0.2 0

1340ml 1800ml 1380ml 1200ml 800ml

2.11s 3.08s 3s 2.99s 3.03s

Número de vueltas 4.2 6.2 7.5 8.8 9.2

RPM

Potencia

Presión 1

Presión 2

100 200 300 400 500

1150w 1670w 2040w 2440w 2590w

-0.25 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2

0.2 1 1.6 2.4 2.8

5. CALCULOS Y DESARROLLO DEL TRABAJO Caudal (Q) Vs RPM (n) Totalmente abierta

RPM Q

100 1532,4324

200 2208,5889

300 2316,5217

400 2231,3099

500 2621,1981

Q vs n 3000

2500

Q [L/h]

2000 1500 1000 500 0 0

100

200

300

400

500

600

n [RPM]

Altura (H) vs Caudal (Q) Caudal cero (Q=0)

RPM Ps Pd H

100 -25000 20000 4,587155

200 -20000 100000 12,232415

300 -20000 160000 18,348623

400 -20000 240000 26,503567

500 -20000 280000 30,581039

H vs n 35 30

H [m]

25 20 15 10 5 0 0

100

200

300 n [RPM]

Altura (H) vs Caudal (Q) RPM constante 100RPM

400

500

600

Apertura Ps Pd H Q

0 -35000 -20000 1,530612 1532,4324

30 -35000 -20000 1,530612 1458,5209

45 -30000 -20000 1,020408 1222,2222

60 -25000 0 2,55102 950,495

90 -25000 20000 4,591836 0

H [m]

H vs Q 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0

500

1000

1500

2000

Q [L/h]

200 RPM

Apertura Ps Pd H Q

0 -45000 -20000 2,55102 2208,5889

30 -41000 -20000 2,142857 2400

45 -40000 0 4,081632 2052

60 -30000 20000 5,10204 1444,816

90 -20000 100000 12,244897 0

H vs Q 14 12

H [m]

10 8 6 4 2 0 0

500

1000

1500 Q [L/h]

300RPM

2000

2500

3000

Apertura Ps Pd H Q

0 -41000 -20000 2,140672 2316,5217

30 -41000 -20000 2,140672 2287,8504

45 -45000 0 4,587155 2290,909

60 -35000 40000 7,645259 1656

90 -20000 160000 18,348623 0

H [m]

H vs Q 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0

500

1000

1500

2000

2500

Q [L/h]

400RPM

Apertura Ps Pd H Q

0 -41000 -20000 2,140672 2231,3099

30 -41000 -20000 2,140672 2323,6363

45 -45000 0 4,587155 2195,4098

60 -40000 80000 12,232415 1760,8695

90 -20000 240000 26,530612 0

H vs Q 30 25

H [m]

20 15 10 5 0 0

500

1000

1500 Q [L/h]

500RPM

2000

2500

Apertura Ps Pd H Q

0 -41000 -20000 2,140672 2621,1981

30 -41000 -20000 2,140672 2250

45 -45000 0 4,587155 2160

60 -45000 80000 12,755102 2286,2559

90 -20000 280000 30,612244 0

H vs Q 35 30

H [m]

25 20 15 10 5 0 0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Q [L/h]

Altura (H) vs Caudal (Q) Apertura de válvula constante 0°

RPM Q Ps Pd H

100 1532,4324 -35000 -20000 1,530612

200 2208,5889 -45000 -20000 2,55102

300 2316,5217 -41000 -20000 2,140672

400 2231,3099 -41000 -20000 2,140672

500 2621,1981 -41000 -20000 2,140672

H vs Q 3

2.5

H [m]

2 1.5 1 0.5 0 0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Q [L/h]

30°

RPM Q Ps Pd H

100 1458,5209 -35000 -20000 1,530612

200 2400 -41000 -20000 2,142857

300 2287,8504 -41000 -20000 2,140672

400 2323,6363 -41000 -20000 2,140672

500 2250 -41000 -20000 2,140672

H vs Q 2.5

H [m]

2 1.5 1 0.5 0 0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Q [L/h]

45°

RPM Q Ps Pd

100 1222,2222 -30000 -20000

200 2052 -40000 0

300 2290,909 -45000 0

400 2195,4098 -45000 0

500 2160 -45000 0

H

1,020408

4,081632

4,587155

4,587155

4,587155

H [m]

H vs Q 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0

500

1000

1500

2000

2500

Q [L/h]

60°

RPM Q Ps Pd H

100 950,495 -25000 0 2,55102

200 1444,816 -30000 20000 5,10204

300 1656 -35000 40000 7,645259

400 1760,8695 -40000 80000 12,232415

500 2286,2559 -45000 80000 12,755102

H vs Q 14 12

H [m]

10 8 6 4 2 0 0

500

1000

1500 Q [L/h]

0° Potencia 6,54135338 15,3374233 16,0869565 15,4952077 18,202765

2000

2500

Error 99,4149058 99,0438015 99,2198372 99,383398 99,3452243 Eficiencia 0,58509422

1,045808

1,28178378

1,62179175

1,52724051

20° a 30° Potencia 6,07717042 16,6666667 15,8878505 16,1363636

15,625

Error 99,458845

98,9699217

99,2335817

99,3583951

99,4387572

1,03007829

0,76641826

0,64160492

0,56124282

Eficiencia 0,54115498

45° Potencia 3,39506173

22 28,6363636

27,442623

27

Error 99,6968695

98,6402967

98,557362

1,35970334

1,44263797

98,8934426

99,0029542

Eficiencia 0,30313051

60°

1,10655738

0,99704579

Potencia 6,60066007

20,0668896

34,5

71,5231788

79,3838863

98,7764092

98,0617978

97,0073984

96,8783372

1,22359083

1,93820225

2,99260162

3,12166285

Error 99,4132747

Eficiencia 0,58672534

6. CONCLUSIONES 

 



 

A medida que la cantidad de RPM se aumenta, podemos notar un aumento en el caudal y en la potencia de la bomba, dado que el aumento en la velocidad del giro, movilizará de forma más rápida el fluido trabajado en la práctica. En la parte de la presión de la bomba, podemos notar que el factor que altera de forma significativa el cambio de este, es la posición de la válvula, dado que, controla la cantidad de fluido que se permite pasar. Con base en las gráficas obtenidas, podemos notar que el aumento en los valores de las propiedades, va de forma pareja en el principio de las tomas, pero en las últimas tomas realizadas, notamos una tendencia a permanecer constante el valor dependiente en la gráfica. Analizando los errores, podemos notar valores muy altos y en la parte de eficiencia, valores muy bajos. Esto puede darse por una mala toma de los datos en los momentos de la práctica y algún otro factor externo sin tomar en cuenta. La altura, es directamente proporcional a la caída de presión que se da en el sistema. Analizando los datos tomados y las gráficas obtenidas, podemos concluir que es una herramienta útil en la industria, dado que se pueden mantener constantes, ciertos aspectos en la operación de esta, ayudando a hacer uso de elementos específicos y necesarios para el cumplimiento de una tarea específica.

7. BIBLIOGRAFIA [1] Cengel, Cimbala. Mecánica de Fluidos, Fundamentos y Aplicaciones. [2] https://gunt.de/images/datasheet/551/HM-150.04-Bomba-centrfuga-gunt-551-pdf_1_es-ES.pdf [3] https://www.sidilab.com/productos/bomba-centrifuga