Instituto Politécnico NacionalEscuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Unidad Culhuacán.

“Laboratorio de Maquinas Hidráulicas”

Profesor: Galicia Rosas Luciano Andrés.

Integrantes:Bolaños Cerrud HumbertoRomero Guizasola Karina

Hernández Larios Víctor ManuelPérez Gonzales Carlos Cuauhtémoc

Santos Sastree Luis Arturo

7° Semestre Grupo “7MM2” SECCION: A

Práctica # 2

“Bomba Turbina Regenerativa”

Observaciones.-______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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1. Objetivos Dar una introducción al estudiante de los conceptos básicos de las bombas de tipo turbina

regenerativa Obtener y analizar las curvas de comportamiento de las bombas tipo turbina regenerativa por

el método experimental Observar la variación en la intensidad de corriente demandada por el motor al existir

variación de gasto carga de la bomba Obtener la eficiencia de la bomba

2. Consideraciones teóricasBombas de Turbina

Las bombas de turbina son colocadas en los pozos profundos. Algunas veces se les denomina como ¨bombas periféricas¨. Una turbina en esencia es una bomba centrífuga que está diseñada para ser usada con una ó más etapas, lo cual permite multiplicar la presión desarrollada de acuerdo con el número de etapas ó tazones. Las turbinas para pozos profundos generalmente son de etapas múltiples, para lo cual se colocan varios tazones, uno encima del otro. Cada turbina recibe el flujo de agua y le aumenta la presión permitiendo llevar el agua hacia grandes elevaciones. Las bombas de turbina pueden ser diseñadas para caudales que varían entre 0.5 y 600 litros / segundo. Las bombas para pozos profundos son instaladas con motores colocados en superficie utilizando un eje largo que llega hasta los impulsores ó con motores eléctricos sumergibles colocados en la parte inferior de las etapas de impulsores. Los motores sumergibles son usados cuando el pozo carece de verticalidad y cuando al colocar el motor en la superficie resulta en ejes demasiado largos ó cuando existe peligro de inundaciones, además cuando las condiciones económicas son favorables.

Tener un adecuado seguimiento de la instalación evitaremos que en el futuro el motor se sobrecargue, para la instalación se requiere que los técnicos hagan el trabajo de lo contrario la garantía que la avala dejará de tener valor, un detalle para tener en cuenta cuando compremos una bomba de agua periférica, será necesario colocarla enseguida para evitar el almacenamiento sobre

todo en lugares con humedad o de temperaturas variables, de éste modo la bomba se malograría, como en la mayoría de los artefactos la excesiva condensación y la humedad dañan varios de sus componentes.

En algunos casos el cuerpo de las bombas de agua perifericas, están construidos en fundición gris, y el impulsor en aluminio, lo que le otorga mayor robustez, y muy buen comportamiento a desarrollar por

esta clase de bombas. Con respecto a la conexión eléctrica, si se hace una conexión de forma permanente las bombas de agua perifericas, se debe utilizar un interruptor de corte bipolar, que desconecte ambos conductores de alimentación, y la apertura de los contactos debe de ser como mínimo de dos a tres milímetros. Se debe proceder de la siguiente manera: conectar la terminal de tierra al conductor de tierra, de la instalación eléctrica. Si hablamos del montaje de las bombas de agua perifericas, las tuberías de aspiración e impulsión, poseerán soportes independientes de los de la bomba, si por alguna razón utilizamos materiales plásticos, deberemos asegurar la estanqueidad de las juntas y las roscas, únicamente con cinta especial para plomería teflón, en estos casos no se deben usar en ningún momento ni colas ni cementos, las tuberías de impulsión y aspiración deben poseer un diámetro igual o mayor que las de las bocas respectivas.

La puesta en marcha de las bombas de agua perifericas, diremos que deberemos primeo acoplar firmemente las tuberías de impulsión, enroscando los tubos con mucho cuidado, si por alguna razón tenemos o vemos un goteo entre el tubo y la bomba, deberemos asegurar la estanqueidad de las juntas y las respectivas roscas también con la cinta antes mencionada preparada para los plomeros,

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tipo teflón, y si el equipo será conectado por primera vez o se trata de una re conexión después de un tiempo prolongado sin uso debe, en todos los casos cebarse nuevamente por medio del llenado del cuerpo y del tubo de aspiración por el tornillo enroscado en la parte de arriba del cuerpo de la bomba.

Se deben de tener en cuenta los valores que indican la altura manométrica máxima y mínima de la bomba en metros y sus correspondientes caudales en litros / minutos. Un dato más que importante es que el funcionamiento a valores menores sobrecargaría al motor originando un recalentamiento a valores inadmisibles.

3

3.

4

4. Método de operacióna) Prueba de velocidad constante

1. Verifique que todas las válvulas del banco estén cerradas 2. Identifique las válvulas del circuito hidráulico de la bomba y ábralas mantenido cerrada solo

la que se encuentra antes del tanque de medición 3. Cebe la bomba B, abriendo la válvula de la tubería de succión, esto sucede porque la bomba

se encuentra abajo del nivel del líquido en el depósito D 4. Coloque el control de velocidad P en cero volts 5. Con el motor nivelado K, ajuste el dinamómetro S a una lectura de cero con la palanca en

posición de arranque 6. Verifique que las tomas de presión conduzcan al fluido hasta los manómetros abriendo las

válvulas en el cabezal de válvulas señaladas con la leyenda “CENTRI”7. Cierre el interruptor de encendido 8. Aumente gradualmente el voltaje aplicado al motor hasta llegar a las 18 RPS9. Mantenga la velocidad del motor a las RPS indicadas en la tabla de datos, el valor de las RPS

deseadas se obtendrán con el regulador de voltaje P10. Anote la presión máxima de descarga 11. Ajuste la válvula de descarga G para regular la presión hasta los valores dados en la tabla de

datos12. Cierre la válvula I del tanque de medición E y tome el tiempo de llenado del mismo

El renglón correspondiente a tiempo se refiere al tiempo necesario para recolectar 15Kg de agua en el tanque de medición

b) Prueba a velocidad variable 1. Cierre la válvula de descarga2. Calibre el dinamómetro a la lectura de cero 3. Cierre el interruptor de sobrecarga del banco 4. Cierre el interruptor de encendido 5. Lleve lentamente la bomba a la velocidad y presión de descarga a los valores indicados en el cuadro

de datos 6. Anote las lecturas que se piden en el cuadro de datos 7. Reduzca gradualmente la velocidad de la bomba y ajuste por medio de la válvula de descarga para

mantener el valor de presión de descarga indicado en el cuadro de datos 8. Regrese el control de velocidad del motor a posición cero 9. Abra los interruptores y muestre su cuadro de datos al profesor

5

5. Cuadro de datos

VELOCIDAD CONSTANTE

Concepto Lecturas

1 2 3 4 5 6 7

Velocidad del motor(RPS)

15 15 15 15 15 15 15

Velocidad de la bomba(RPS)

3.75 3.75 3.75 3.75 3.75 3.75 3.75

Presión de descarga (BAR)

2.6 2.4 2.2 2 1.8 1.6 1.4

Tiempo (s) para 6 L

21.88 19.4 17.91 16.59 15.83 14.66 14.01

Fuerza (N) 25.5 25.5 25.5 25.5 25.5 25.5 25.5

Corriente (A) 8.9 8.5 8.25 8.1 8 8 7.9

VELOCIDAD VARIABLE

Concepto Lecturas

1 2 3 4 5 6

Velocidad del motor(RPS)

15 15 13 13 11 11

Velocidad de la bomba(RPS)

3.75 3.75 3.25 3.25 2.75 2.75

Presión de descarga (BAR)

2.6 0.2 2.6 0.2 2.6 0.2

Tiempo (s) para 6 L

23.04 9.84 26.13 12.73 37.17 18.14

Fuerza (N) 25.5 25.5 25.375 24.74 20.75 19.5

Corriente (A) 8.9 7.8 6 5.5 4.7 4.2

6. Ejemplo de calculo

6

7

8

7. Cuadros de resultados

VELOCIDAD CONSTANTE

Concepto Lecturas

1 2 3 4 5 6 7

Velocidad del motor(RPS)

15 15 15 15 15 15 15

Velocidad de la bomba(RPS)

3.75 3.75 3.75 3.75 3.75 3.75 3.75

Carga de Descarga(M) Hd

26.53061224 24.48979592 22.44897959 20.40816327 18.36734694 16.32653061 14.28571429

Gasto Medio Real(Q) (m/s^3)

0.274223035 0.309278351 0.335008375 0.361663653 0.379027164 0.409276944 0.428265525

Torque(Nm) T

3.825 3.825 3.825 3.825 3.825 3.825 3.825

Potencia al Freno(KW) Nf

360.4986 360.4986 360.4986 360.4986 360.4986 360.4986 360.4986

Potencia Hidráulica (KW) Nh

71297.98903 74226.80412 73701.84255 72332.73056 68224.88945 65484.31105 59957.17345

Rendimiento (%)

19777.60497 20590.0395 20444.41852 20064.63564 18925.14685 18164.92798 16631.73545

9

VELOCIDAD VARIABLE

Concepto Lecturas

1 2 3 4 5 6

Velocidad del motor(RPS)

15 15 13 13 11 11

Velocidad de la bomba(RPS)

3.75 3.75 3.25 3.25 2.75 2.75

Carga de Descarga(M) Hd

26.53061224 2.040816327 26.53061224 2.040816327 26.53061224 2.040816327

Gasto Medio Real(Q) (m/s^3)

0.260416667 0.609756098 0.229621125 0.471327573 0.1614205 0.33076075

Torque(Nm) T

3.825 3.825 3.80625 3.711 3.1125 2.925

Potencia al Freno(KW) Nf

360.4986 360.4986 310.90059 303.1204176 215.12106 202.16196

Potencia Hidráulica (KW) Nh

67708.33333 12195.12195 59701.49254 9426.551453 41969.3301 6615.214994

Rendimiento (%)

18781.8575 3382.84863 19202.75949 3109.837182 19509.63337 3272.235288

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8. Grafica de resultadosElabore un formato donde presente cada una de las gráficas de comportamiento de la bomba que deben contener los siguientes datos:Liquido bombeado, presión de vapor del líquido, presión barométrica, gravedad específica, viscosidad, velocidad de la prueba, punto de eficiencia, tipo de bomba

VELOCIDAD CONSTANTE

0.26 0.28 0.3 0.32 0.34 0.36 0.38 0.4 0.42 0.440

5

10

15

20

25

30

HD vs Q

Q

HD

0.26 0.28 0.3 0.32 0.34 0.36 0.38 0.4 0.42 0.440

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

NH VS Q

Q

NH

11

0.26 0.28 0.3 0.32 0.34 0.36 0.38 0.4 0.42 0.440

50

100

150

200

250

300

350

400

NF vs Q

Q

NF

0.26 0.28 0.3 0.32 0.34 0.36 0.38 0.4 0.42 0.440

5000

10000

15000

20000

25000

N vs Q

Q

N

3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.50

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

Q vs Nb

Nb

Q

12

3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.50

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

NH vs Nb

Nb

NH

3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.50

5000

10000

15000

20000

25000

N vs Nb

Nb

N

13

VELOCIDAD VARIABLE

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.70

5

10

15

20

25

30

HD vs Q

Q

HD

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.70

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

NH VS Q

Q

NH

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.70

50

100

150

200

250

300

350

400

NF vs Q

Q

NF

14

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.70

5000

10000

15000

20000

25000

N vs Q

Q

N

2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 40

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Q vs Nb

Nb

Q

2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 40

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

NH vs Nb

Nb

NH

15

2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 40

5000

10000

15000

20000

25000

N vs Nb

Nb

N

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9. Conclusiones Para velocidad constante

Al aumentar el caudal la carga de descarga disminuye.Al aumentar el caudal la potencia hidráulica inicialmente aumenta y después disminuye.Al aumentar el caudal la potencia al freno se mantiene constante.Al aumentar el caudal la eficiencia aumenta y posteriormente disminuye..La carga de descarga, la potencia al freno, la potencia hidráulica, la eficiencia y la eficiencia volumétrica no están en función de la velocidad de la bomba (constante).

Para velocidad variable

Todo el comportamiento respecto al caudal se comporta como una onda senoidal, el caudal debió mantenerse constante.

En cuanto a la velocidad de la bomba, mientras mayor es, mayor es la potencia al freno, la carga de descarga, la potencia hidráulica, el rendimiento y el rendimiento volumétrico.

10. Bibliografía utilizada

FRANQUINI B. Joseph / FINCMORE E. John. Mecánica de Fluidos con Aplicaciones en Ingeniería. McGraw – Hill, España 1997

TYLERG Hicks. BME, Bombas, su Elección y aplicación. Compañía editorial Continental, S.A., México. 1997

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