Informe 2.pdf

Escuela Politcnica Nacional Facultad de Ingeniera Mecnica

Laboratorio de Mecnica de Fluidos y Turbomquinas

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1. Nmero y Ttulo de la Prctica:

PRCTICA 2 BOMBA CENTRFUGA 2. Grupo:

Mircoles 11-13

2.1. Integrantes: Gmez Chvez Mario David Jami Sango Henry Estuardo

3. Objetivos:

Conocer el funcionamiento y aplicacin de las bombas centrfugas. Construir las curvas caractersticas del funcionamiento de la bomba

centrifuga. Construir el diagrama de Sankey e identificar las prdidas de potencia que se

producen en el equipo. 4. Resumen:

Este informe contiene parmetros sobre el funcionamiento de una bomba centrifuga obtenidas en una prctica de funcionamiento. En un inicio se presentan los datos obtenidos de la bomba, como son la velocidad del motor, la apertura de la vlvula, la presin de succin, la variacin de presiones en la bomba, el voltaje y corriente empleado por el motor, peso que representa la carga del motor elctrico, la altura del tanque que se emplea para obtener el caudal y el tiempo en que se demora en el llenado de un tanque determinado. Posteriormente se presenta los ejemplos de clculos y una tabla de resultados de las potencias, elctricos, mecnicos y conjunto, de la bomba con su respectiva velocidad y su apertura de la vlvula, tambin se presentan los rendimientos de la bomba, mecnico y del conjunto. Finalmente se presentan los distintos grficos y diagramas de Sankey y los anlisis hechos a los distintos resultados de la prctica.

5. Abstract:

This report contains parameters about the functioning of centrifugal pump obtained in a practicing about the functioning. Initially this report present the pump data such as motor velocity, valve opening, suction pressure, pressure variation in the pump, voltage and amperage using for the motor, the weight that represent the charge in the electric motor, the height of the tank that is using for obtain the flow rate and the time that a tank is filled. Later, there is represent the examples of calculations and a results table with potency, electric, mechanical and set, about the pump with its respective velocity and valve opening, also there are present, the pump performance, mechanical and set. Finally, there are present several graphs and Sankey diagram and present the analysis made to the results.

6. Datos Obtenidos:

Tabla 1. Datos Obtenidos Velocidad del Motor

[RPM]

Apertura de la

vlvula

Presin de Succin

[pies]

Presin de Descarga (P) [pies]

Voltaje [V]

Corriente [A]

Peso Altura del Tanque [pulg]

Tiempo [s]

1490

Tot. Abierta

3 2 220 6 1 lb 5 oz 5.6 10.22

1 vuelta 2.75 2 220 6 1 lb 5 oz 5.5 10.29

2 vueltas 2.5 2.2 220 6 1 lb 5 oz 5.2 9.91

3 vueltas 2.5 3 220 6 1 lb 5 oz 5 10.7

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4 vueltas 2.5 6.1 220 6 1 lb 5 oz 5.2 10.21

2090

Tot. Abierta

4.25 9 220 8 2 lb 6.5 8.46

1 vuelta 4 8 220 8 2 lb 6 8.11

2 vueltas 3.75 9 220 8 2 lb 5.6 7.76

3 vueltas 3.5 10 220 8 2 lb 5.4 7.84

4 vueltas 3.25 14 220 8 2 lb 5 7.81

1600

Tot. Abierta

2.9 3 220 6.5 1 lb 8 oz 5.8 10.34

1 vuelta 2.75 4 220 6.5 1 lb 8 oz 4.7 8.74

2 vueltas 2.6 4 220 6.5 1 lb 8 oz 5.5 10.63

3 vueltas 2.5 5 220 6.5 1 lb 8 oz 5.2 10.49

4 vueltas 2.4 6 220 6.5 1 lb 8 oz 5 10.88

Cambio de sentido

de giro Tabla 3. Datos Obtenidos

1780

5 vueltas 1.5 2 220 7.5 1,7 lb 3.5 14.72

5 1/4 vueltas

1.5 4 220 7.5 1,7 lb 3.3 15.92

5 1/2 vueltas

1.5 5 220 7.5 1,7 lb 3.6 18.16

5 3/4 vueltas

1.5 7 220 7.5 1,7 lb 3.5 20.12

6 vueltas 1.5 12 220 7.5 1,7 lb 3.5 28.9

rea del Tanque

Ancho [cm] Largo [cm]

29.5 82.5 7. Clculos: Ejemplo de clculo (Con una velocidad del motor igual a 1490 RPM y con la vlvula totalmente abierta):

Caudal

( )

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Presin

Potencia hidrulica de salida o potencia til

( )

( )

Potencia Mecnica

Potencia elctrica

Rendimiento Aproximado de la Bomba

Rendimiento Mecnico

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Rendimiento del Conjunto

Tabla de Resultados

Tabla 4. Resultados Velocidad del Motor

[RPM]

Apertura de la

vlvula

Potencia Elctrica

[HP]

Potencia Mecnica

[B.H.P]

Potencia Hidrulica

[HP]

Rendimiento de la Bomba

[%]

Rendimiento Mecnico

[%]

Rendimiento del Conjunto

[%]

1490

Tot. Abierta

1,769 0,372 0,027 7,290 21,043 1,534

1 vuelta 1,769 0,372 0,026 7,111 21,043 1,496

2 vueltas 1,769 0,372 0,029 7,679 21,043 1,616

3 vueltas 1,769 0,372 0,035 9,325 21,043 1,962

4 vueltas 1,769 0,372 0,077 20,665 21,043 4,349

2090

Tot. Abierta

2,359 0,796 0,171 21,519 33,734 7,259

1 vuelta 2,359 0,796 0,147 18,419 33,734 6,213

2 vueltas 2,359 0,796 0,161 20,212 33,734 6,818

3 vueltas 2,359 0,796 0,171 21,435 33,734 7,231

4 vueltas 2,359 0,796 0,222 27,893 33,734 9,409

1600

Tot. Abierta

1,917 0,457 0,042 9,121 23,839 2,174

1 vuelta 1,917 0,457 0,053 11,659 23,839 2,779

2 vueltas 1,917 0,457 0,051 11,218 23,839 2,674

3 vueltas 1,917 0,457 0,061 13,434 23,839 3,202

4 vueltas 1,917 0,457 0,068 14,945 23,839 3,563

Cambio de

sentido de giro

Tabla 5. Resultados

1780

5 vueltas 2,212 0,576 0,012 2,044 26,049 0,533

5 1/4 vueltas

2,212 0,576 0,021 3,564 26,049 0,928

5 1/2 vueltas

2,212 0,576 0,025 4,261 26,049 1,110

5 3/4 vueltas

2,212 0,576 0,030 5,235 26,049 1,364

6 vueltas 2,212 0,576 0,036 6,247 26,049 1,627

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Curvas Presin vs Caudal A 1490 RPM

Fig. 1. Curva de presin vs Caudal

A 2090 RPM


A 1600 RPM


y = -7,1653x2 + 93,772x - 299,78

0

2

4

6

8

10

6,000 6,200 6,400 6,600 6,800 7,000 7,200 7,400

Pre

si

n d

e S

alid

a [P

ies]

Caudal [pie3/min]

Presin de Salida vs Caudal

Presin deSalida a1490 RPM

y = 3,3411x2 - 64,116x + 319,99

0

5

10

15

20

8,000 8,500 9,000 9,500 10,000 10,500

Pre

si

n d

e S

alid

a [P

ies]

Caudal [pie3/min]



y = 0,3024x2 - 5,8516x + 32,661

5

5,5

6

6,5

7

7,5

8

8,5

9

4,000 5,000 6,000 7,000 8,000

Pre

si

n d

e S

alid

a [P

ies]

Caudal [pie3/min]


Presin deSalidaa1600 RPM

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A 1780 RPM sentido contrario


Curvas Potencia til vs Caudal A 1490 RPM

Fig. 5. Curva de Potencia til vs Caudal

A 2090 RPM


y = 0,8837x2 - 10,738x + 28,325

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0,000 1,000 2,000 3,000 4,000

Pre

si

n d

e S

alid

a [P

ies]

Caudal [pie3/min]



y = -0,1065x2 + 1,3959x - 4,5172

0,000

0,010

0,020

0,030

0,040

0,050

0,060

0,070

0,080

0,090

6,000 6,200 6,400 6,600 6,800 7,000 7,200 7,400

Po

ten

cia

ti

l [H

.P.]

Caudal [pie3/min]

Potencia til vs Caudal

Potenciatil a 1490RPM

y = 0,0498x2 - 0,9523x + 4,7033

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

7,000 8,000 9,000 10,000 11,000

Po

ten

cia

ti

l [H

.P.]

Caudal [pie3/min]



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A 1600 RPM




Curvas Rendimiento de la Bomba vs Caudal A 1490 RPM

Fig. 9. Curva de Rendimiento vs Caudal

y = -0,0028x2 + 0,0183x + 0,0596

0,000

0,010

0,020

0,030

0,040

0,050

0,060

0,070

0,080

5,000 5,500 6,000 6,500 7,000 7,500

Po

ten

cia

ti

l [H

.P.]

Caudal [pie3/min]



y = -0,0082x2 + 0,0225x + 0,021

0,000

0,005

0,010

0,015

0,020

0,025

0,030

0,035

0,040

0,000 1,000 2,000 3,000 4,000

Po

ten

cia

ti

l [H

.P.]

Caudal [pie3/min]



y = -28,597x2 + 374,89x - 1213,2

5,000

7,000

9,000

11,000

13,000

15,000

17,000

19,000

21,000

23,000

6,000 6,200 6,400 6,600 6,800 7,000 7,200 7,400

Re

nd

imie

nto

de

la B

om

ba

[%]

Caudal [pie3/min]

Rendimiento de la Bomba vs Caudal

Rendimiento de laBomba a1490 RPM

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A 2090 RPM


A 1600 RPM




y = 6,263x2 - 119,65x + 590,97

8,000

13,000

18,000

23,000

28,000

33,000

7,000 8,000 9,000 10,000 11,000

Re

nd

imie

nto

de

la B

om

ba

[%]

Caudal [pie3/min]



y = -0,6127x2 + 4,0026x + 13,042

5,000

7,000

9,000

11,000

13,000

15,000

17,000

5,000 5,500 6,000 6,500 7,000 7,500Re

nd

imie

nto

de

la B

om

ba

[%]

Caudal [pie3/min]



y = -1,4279x2 + 3,9138x + 3,6514

0,000

2,000

4,000

6,000

8,000

0,000 1,000 2,000 3,000 4,000

Re

nd

imie

nto

de

la B

om

ba

[%]

Caudal [pie3/min]



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Diagrama Sankey con la eficiencia mxima La eficiencia mxima del conjunto es 9.409, a 2090 RPM y a 4vueltas de la apertura total de la vlvula.

Fig. 13. Diagrama Sankey

Diagrama Sankey con la eficiencia mnima La eficiencia mnima del conjunto es 0.533, a 1780 RPM en el cambio de sentido de giro ya 5 vueltas de la apertura total de la vlvula.

Prdidas

Prdidas

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Fig. 14. Diagrama Sankey

8. Anlisis de Resultados:

Para cuando la bomba trabaja a 1490 RPM obtendr una presin de salida mxima de 8.6 pies, una potencia mxima til de 0.077 HP y un rendimiento mximo de la bomba de 20.665%, bajo un mismo caudal de 6.671 pie3/min. Para cuando la bomba trabaja a 2090 RPM obtendr una presin de salida mxima de 17.25 pies, una potencia mxima til de 0.222 HP y un rendimiento mximo de la bomba de 27.893%, bajo un mismo caudal de 8.386 pie3/min. Para cuando la bomba trabaja a 1600 RPM obtendr una presin de salida mxima de 4.4 pies, una potencia mxima til de 0.068 HP y un rendimiento mximo de la bomba de 14.945%, bajo un mismo caudal de 6.019 pie3/min. Para cuando la bomba trabaja a 1780 RPM, en sentido contrario, obtendr una presin de salida mxima de 13.5 pies, una potencia mxima til de 0.036 HP y un rendimiento mximo de la bomba de 6.247%, bajo un mismo caudal de 1.586 pie3/min. En general las curvas de presin de salida, potencia til y rendimiento de la bomba tienen una forma y tendencia similar bajo mismas velocidades de giro del motor, con excepcin de las grficas obtenidas cuando el motor gira en sentido contrario, ah solo son similares las grficas de la potencia til y rendimiento. Las curvas de las grficas obtenidas no coinciden con las grficas tericas establecidas. Con respecto a los diagramas Sankey, se observa en la fig. 13 y fig. 14 unas potencias electicas similares, sin embargo, las potencias tiles tienen una gran variacin, debido a que en la fig. 14 el motor gira en sentido contrario que en la fig. 13.

9. Preguntas:

Qu sucede al invertir el sentido de giro de la bomba?

Prdidas

Prdidas

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Al invertir el sentido de la bomba, la potencia til tendr una considerable disminucin con respecto a una potencia til que cuando la bomba trabaja en el sentido correcto. Las potencias mecnicas y elctricas no se ven afectadas al invertir el sentido de giro, bajo unas mismas RPM. Por lo tanto los rendimientos de la bomba y del conjunto sern menores de cuando se trabaja con el giro en sentido correcto.

En base a las grficas construidas, qu caudal de trabajo recomendara para

cada velocidad del motor? Para recomendar un caudal se toma en cuenta el rendimiento de la bomba, se desea un caudal el cual la bomba tenga menos perdidas de potencias. Para 1490 RPM se recomendara un caudal aproximado de 6.6 pie3/min. Para 2090 RPM se recomendara trabajar con un caudal aproximado de 8.5 pie3/min. Para 1600 RPM se recomienda un caudal cercano a 6 pie3/min. Para 1780 RPM se recomienda un caudal aproximado de 1.5 pie3/min, sin embargo, no se recomienda este sentido de giro, debido a que produce muchas prdidas de potencia.

10. Conclusiones:

Gmez Mario

Las curvas caractersticas obtenidas en la prctica no son similares a las curvas caractersticas que entrega el fabricante debido a que en la prctica se present errores al momento de medir la altura del lquido en el tanque y por lo tanto el caudal calculado no fue el correcto.

El rendimiento de la bomba cuando gira en sentido contario es menor ya que los labes del impulsor no estn diseados para trabajar en esta condicin.

El rendimiento de la bomba est relacionado tambin con la eficiencia que tiene el motor que lo acciona, por lo tanto se lo debe considerar cuando se requiera una aplicacin especfica de bombeo.

Jami Henry Las posibles discrepancias obtenidas en las grficas se pudieron haber

debido a que se graficaron con pocos puntos o datos, tambin a una mala medicin de la altura del tanque o una mala aproximacin para la lectura de las presiones.

El rendimiento de la bomba se ve influenciado por el estado en el que se encuentra, al tener fugas por el tubo de descarga disminuir la presin y por lo tanto el rendimiento, y comnmente el rendimiento es disminuido por la friccin producida dentro de la bomba.

Para obtener un mejor rendimiento del conjunto se debera tener un caudal en el cual la bomba tenga las menores perdidas y donde el motor tambin tenga la mxima eficiencia.

11. Recomendaciones:

Gmez Mario

Se recomienda cebar una bomba centrifuga antes que se encuentre en funcionamiento para evitar el desgaste y malfuncionamiento de la misma.

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La tubera que llena el tanque de medicin volumtrica se debera modificar para evitar que el lquido sea muy turbulento y de esta manera se observara mejor la altura del lquido que se encuentra en el tanque.

Jami Henry Para la medicin de la altura del tanque se deber esperar ms tiempo para

que el agua se estabilice y obtener una medicin ms precisa. Para el la determinacin del caudal con la medicin de la altura del tanque,

se debera hacer que el agua llene el tanque desde el fondo, as poder evitar un poco la inestabilidad producida en superficie.

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