Determinación de la curva. Características de una bomba centrifuga

Determinación de la Curva Característica de una Bomba Centrifuga

Resumen –

Índice de Términos – Bomba centrifuga, curvas de desempeño, altura manométrica, potencia hidráulica, caudal.

1. introducción

En ingeniería es importante el uso de bombas centrifugas en aplicaciones tales como el abastecimiento de agua potable, el transporte de combustibles, los sistemas de refrigeración industrial y los procesos de generación de energía. Su amplia utilización se debe a su diseño sencillo, bajo costo de mantenimiento y capacidad para manejar grandes caudales de fluidos. Además, la correcta selección y operación de estas bombas resulta fundamental para garantizar la eficiencia y la seguridad en los diferentes sistemas donde se implementan.

Este documento aborda como a partir de datos experimentales tomados en un banco de pruebas constituido por una turbina tipo Pelton, un generador de energía, una bomba centrifuga, depósito de agua, un manómetro y un caudalímetro. A partir de estas mediciones es posible construir las curvas características de la bomba, las cuales permiten evaluar su comportamiento hidráulico bajo diferentes condiciones de operación y determinar parámetros fundamentales para su selección, eficiencia y aplicación en sistemas de transporte de fluidos.

1. Objetivos

1. Objetivo general

Determinar las curvas características de una bomba centrifuga con el fin de analizar su comportamiento hidráulico.

1.  Objetivos específicos

• Identificar y reconocer los principales componentes de una bomba centrifuga.
• Representar gráficamente la relación entre altura manométrica vs caudal y potencia hidráulica vs caudal.

1. Marco teórico

Una bomba centrifuga también denominada bomba rotodinámica, es una maquina hidráulica cuya función principal es transformar la energía mecánica en energía hidráulica convirtiendo la energía en velocidad y posteriormente en energía de presión gracias a esto puede transportar el mayor volumen de líquido posible. Las bombas centrifugas son ampliamente utilizadas en aplicaciones domésticas, industriales y energéticas para el bombeo de diferentes tipos de fluidos.

Está integrada por el inductor y la carcasa que actúan como protección de los componentes internos como los cojinetes, el eje, el rotor y el resto de las partes que los componen.[1]

Por otra parte, el comportamiento hidráulico de una bomba centrifuga se evalúa mediante la curva característica, esta es un gráfico que muestra la relación entre diferentes parámetros como caudal, eficiencia, altura manométrica y consumo energético por lo tanto son una herramienta fundamental para la selección, dimensionamiento y análisis de desempeño de este tipo de máquinas.[2]

Para analizar su comportamiento y obtener las curvas características, se emplean los siguientes principios y ecuaciones fundamentales:

1. Principio de conservación de la energía

Se aplica entre la succión y la descarga de la bomba, permite relacionar presiones, velocidades y alturas del fluido, incluyendo la energía entregada.

[pic 1]

Donde:

PD= presión en la descarga

Ps= presión en la succión

Vd= velocidad de descarga

Vs= Velocidad en la succión

 Diferencia de alturas geométricas[pic 2]

 Densidad del fluido[pic 3]

g= gravedad

1. Potencia hidráulica

La potencia entregada por la bomba al fluido está dada por:

[pic 4]

Donde H es la altura manométrica y Q el caudal.

1. Curvas características de la bomba

Altura vs Caudal (H-Q): Como varia la energía entregada con el flujo

Potencia hidráulica vs caudal ( PH – Q): permite analizar el rendimiento de la bomba.   [3]

1. Metodología

La práctica se llevó a cabo haciendo uso del banco de pruebas compuesto por un depósito de agua en el cuál fue indispensable calcular la distancia desde el nivel hasta la salida de agua para calcular la presión correspondiente en la succión de la bomba, posteriormente se toman las alturas de los manómetros de succión y descarga. Se energiza el banco de pruebas para activar la bomba y tomar los datos de acuerdo con las condiciones operativas de caudal mostrado por la interfaz del tablero de mando del banco de pruebas, presión en la descarga por medio del manómetro y rpm usando el tacómetro a la salida del eje de la turbina. Se evaluaron distintos escenarios haciendo cambios en la cantidad de vueltas para la válvula de apertura a la turbina tipo Pelton, se registraron datos para 0, 1, 2, 3, 4 y 5 vueltas de apertura.

1. Análisis y resultados

Basados en las mediciones tomadas durante el laboratorio se obtienen los datos de las tablas I y II.

 Tabla I.
Datos registrados en el banco de pruebas

Tabla II.

Datos de posición de carga y descarga de la bomba.

A partir de los datos experimentales registrados (Tablas I y II) se calcularon la altura manométrica y la potencia hidráulica de la bomba, empleando las ecuaciones de energía y potencia hidráulica para fluidos incompresibles. Los resultados se presentan en la Tabla III

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