DETERMINACIÓN DE LAS CURVAS CARACTERÍSTICAS DE UN IMPULSOR DE BOMBAS CENTRIFUGAS

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

Facultad de Ingeniería

Escuela Profesional de Ingeniería Mecatrónica

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DETERMINACIÓN DE LAS CURVAS CARACTERÍSTICAS DE UN IMPULSOR DE BOMBAS CENTRIFUGAS[pic 3]

CURSO        :

MECANICA DE FLUIDOS

AUTORES        :

• FERREL ALFARO, KEYAR RAÚL
• GUIMARAES ZAVALETA, LEONARDO
• COSSI YGLESIAS GUILLERMO ANDRES
• RIOS SALDAÑA HOOTIE
• ROJAS GUARNIZ, JOSÍAS
• SÁNCHEZ BACILIO, MAIKOL
• SOLANO RODRIGUEZ, YASMÍN
• VIDAL GUIOP, FRANKLIN

DOCENTE        :

ING. LUIS JULCA VERÁSTEGUI ING. JUAN BENGOA SEMINARIO

CICLO        :        VI

Trujillo, Perú 2021

RESUMEN

En el presente informe se busca determinar, experimentalmente mediante simulación por software, la curva característica de un impulsor de bombas centrífugas (Q vs H, Q vs potencia consumida de la bomba PotB). Se empleó el programa SolidWorks 2019, dentro de este para la parte de simulación, se hizo uso del complemento "Flow Simulation". Se trabajó entonces un modelo de impulsor de bomba en este programa al cual se le asignó como material, una aleación de Aluminio, específicamente, el EN-AW 1200. Se pasó luego a elaborar el entorno de simulación en el cual se colocaron todas las condiciones y/o parámetros a los que este estaría sometido. Una vez logrado esto, se seleccionaron solo los resultados que se quisieron observar como objetivo de este laboratorio ("Goals"), los cuales se exportaron a un archivo Excel para una mejor organización de los datos. Finalmente, se realizaron más simulaciones haciendo cambios en el caudal para así obtener no solo una tabla de valores, si no, los suficientes como para crear la curva. Un limitante que se presentó a la hora de realizar la simulación, fue el tiempo que el programa tomaba para entregar los resultados que se habían seleccionado. Finalmente, se obtuvieron como conclusiones que:  se pudo obtener mediante simulación, parámetros correspondientes a un impulsor de bomba tales como Torque, Presión, Velocidad, Altura de Impulsor, Potencia Hidráulica y Rendimiento. Además, se logró obtener la curva de altura, potencia y rendimiento para varios caudales de operación de la bomba donde se pudo comprobar junto con la teoría, que dichas curvas tenían un comportamiento muy similar. Así mismo, se pudo comprobar que el impulsor tiene un rendimiento máximo del 83% el cual se consigue para un caudal de 300 L/s.

Palabras clave: Curva, diseño, simulación, impulsores, bomba, .

1. Introducción:

1. Identificación de las aplicaciones o utilización de la máquina hidráulica.

El trabajo realizado se enfoca al estudio del comportamiento de la bomba centrifuga en un modelo de impulsor de bombas simulado en el programa Solid Works y obtener su curva característica.

1. Objetivos del proyecto

• Obtener mediante simulación, parámetros correspondientes a un impulsor de bomba.
• Obtener la curva de altura, potencia y rendimiento para varios caudales de operación de la bomba.
• Determinar el rango de operación eficiente de la bomba.

1. Fundamento y Justificación Teórica

1. Diseño de la bomba hidráulica; cálculo de sus variables o parámetros dimensionales y de operación.

• Diseño de la bomba:

• Altura de la bomba:

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• Potencia de accionamiento de la bomba: [pic 5]

• Potencia hidráulica:

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• Rendimiento de la bomba:

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• Resultados de cálculo de todas las operaciones

1. Definiciones.

• Altura de la bomba: Es la altura total resistente que debe ser vencida por la bomba, para poder transportar el fluido. Cuya ecuación es:

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• Torque de una bomba: El torque es la fuerza con la que se produce un giro, por tanto la fuerza a la que trabaja la bomba para poner en funcionamiento el sistema.

Presenta un torque de tipo cuadrático o parabólico, donde el torque de carga es:

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 Donde:

•  es el torque de carga a velocidad.[pic 10]
•  es el torque de carga a velocidad 0.[pic 11]
•  es la velocidad de rotación r.p.m.[pic 12]
•  constante que depende de la carga[pic 13]

• Presión de entrada: La presión de entrada de la bomba describe la presión disponible cuando la tubería de aspiración se encuentra con la bomba de aumento de presión. La presión de entrada se deriva de la presión del proveedor de agua o la presión del agua creada si el grupo de presión extrae de un tanque de rotura. La presión de entrada puede ser negativa o positiva; sin embargo, la presión de entrada negativa se produce normalmente cuando el grupo de presión tiene que aspirar el agua de los tanques que se encuentran debajo del grupo de presión.
• Velocidad de entrada: Es la velocidad a la cual se encuentra el fluido en el punto de aspiración de la bomba. Cuya ecuación es:

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• Velocidad de salida: Es la velocidad del fluido en el punto de impulsión de la bomba.
• Potencia de acondicionamiento: Es la potencia en el eje de la bomba o potencia de la red o potencia al freno o potencia mecánica.
• Potencia hidráulica: Es la relación entre la energía de flujo proporcionada por la bomba y el tiempo que la misma ha estado en funcionamiento para comunicar dicha energía.

Normalmente se expresa como el producto de la presión del fluido por su caudal

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• Rendimiento de la bomba: Es el cociente entre la potencia útil necesaria y la potencia consumida por la bomba. Este valor siempre será menor que la unidad.

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1. Metodología

1. Descripción de partes y/o componentes

Una bomba hidráulica consta habitualmente de las siguientes partes: carcasa, impulsor, eje, anillo de desgaste, empaquetadura y cojinetes.

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Figura 1. Partes de una bomba hidráulica.

1. Carcasa: La carcasa es la parte externa protectora de la bomba que cumple la función de convertir la energía de velocidad impartida al líquido por el impulsor en energía de presión. Esto se da mediante la disminución de la velocidad por aumento gradual del área.
2. Impulsores: El impulsor es el encargado de bombear el líquido que se expulsa de la bomba. Esta función está estrechamente ligada al motor ya que sin su función sería imposible que el líquido salga a la superficie.
3. Eje: El eje es la parte que permite el giro en la bomba hidráulica. Además, permite la transmisión que se da entre el motor y la bomba, es decir es el elemento que transmite el movimiento que proporciona el motor.
4. Rotor: El rotor posibilita en conjunto el movimiento del motor y los ejes. Está compuesta por diversas barras conductoras cuyos extremos están interconectados por anillos conductores.
5. Empaquetadura: La función de los sellos y empaquetaduras es evitar que el flujo de líquido bombeado salga al exterior de la máquina. Esto se produciría a través del orificio por donde pasa el eje de la bomba y el aire fluye hacia la bomba.
6. Anillos de desgaste: Son elementos que son fáciles de poder cambiar además de ser baratos. Se usan en partes donde hay gran desgaste como en las holguras entre el impulsor y la carcasa.
7. Cojinetes: Sirven de soporte a la flecha de todo el rotor en un alineamiento correcto con las partes estacionarias. Soportan las cargas radiales y axiales existentes en la bomba.
8. Cilindro: El cilindro hace posible el desplazamiento del pistón de la bomba hidráulica para que convertir la presión de la máquina en la energía que permitirá que se ejerza la función principal.
9. Cuerpo de la bomba: El cuerpo de la bomba es su engranaje completo. Si una de sus partes falla, la bomba tendrá una deficiencia total o parcial de sus funciones.
10. Puerto de entrada: Cilindro por donde ingresa el fluido a la bomba.
11. Puerto de salida: Es el orificio por donde debe salir el líquido de la bomba hidráulica.

4.3. Tabla de resultados

Luego de realizar el proceso 4.2. para los 10 mediadas de caudal utilizadas, se recopilo en la siguiente tabla

Tabla 1: Resumen de valores de simulación de un impulsor de bomba.[pic 18]

Fuente: Elaboración Propia

Altura de Impulsor vs Caudal

Primero, organizamos la tabla:

Tabla 2: Resumen de valores de altura de impulsor para cada valor de caudal.

Fuente: Elaboración Propia

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