DISEÑO DE LA BOMBA AXIAL

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DISEÑO DE LA BOMBA AXIAL

ESTACIONARIA DE 40”

FUNDAMENTOS DE ELEMENTOS FINITOS

PROYECTO FINAL En el presente documento se realizó el estudio de 3 componentes de una bomba axial estacionaria para acuicultura, mediante los fundamentos de elementos finitos se realizó el análisis estructural de la hélice del impulsor, de la columna de descarga y la estructura que soporta a la bomba

Contenido

1.    Introducción......................................................................................................................... 2

2.    Caso de estudio .................................................................................................................... 2

2.1      Objetivo ........................................................................................................................ 2

2.2 Parámetros de diseño ........................................................................................................ 2

2.3      Diseño de la BOMBA AXIAL ESTACIONARIA de 40” y una TDH de 6m. ........ 2

2.3.1       Partes de la bomba axial ..................................................................................... 2

2.3.2       Impulsor. .............................................................................................................. 3

2.3.3       Columna o cuerpo de bomba.............................................................................. 4

3.    Desarrollo y resolución ....................................................................................................... 5

3.1      Elementos y geometrías a simular ............................................................................. 6

3.1.1       Hélice .................................................................................................................... 6

3.1.2       Columna de descarga .......................................................................................... 6

3.1.3       Estructura de soporte.......................................................................................... 7

3.2      mallado de los elementos............................................................................................. 7

3.3      Aplicación de cargas y simulación ............................................................................. 8

4.    Tabla de resultados ........................................................................................................... 10

Figura: 1 BOMBA AXIAL VERTICAL ESTACIONARIA ...................................................................... 2

Figura: 2 Partes internas de la bomba axial ................................................................................. 3

Figura: 3 Partes internas del Impulsor ......................................................................................... 3

Figura: 4 impulsor ........................................................................................................................ 3

Figura: 5 Partes del Impulsor ....................................................................................................... 4

Figura: 6 Columna de descarga .................................................................................................... 4

Figura: 7 Partes Internas de la Columna ...................................................................................... 4

Figura: 8 Estructura de bombas ................................................................................................... 5

Figura: 9 helice ............................................................................................................................. 6

Figura: 10 Medidas de helice ....................................................................................................... 6

Figura: 11 columna de descarga .................................................................................................. 6

Figura: 12 Medidas de la columna ............................................................................................... 7

Figura: 13 Medidas de la estructura ............................................................................................ 7

Figura: 14 Modelado de helice..................................................................................................... 7

Figura: 15 Modelado de Columna................................................................................................ 8

Figura: 16 Modelado de la Estructura.......................................................................................... 8

Figura: 17 Esfuerzos y Deformaciones de la Hélice ..................................................................... 8

Figura: 18 Esfuerzos y Deformaciones de la Columna ................................................................. 9

Figura: 19 Aplicación de cargas en la estructura ......................................................................... 9

Figura: 20 Esfuerzos y Deformaciones de la Estructura............................................................. 10

DISEÑO DE BOMBA AXIAL ESTACIONARIA

1.   Introducción

En el presente documento se realizo el estudio de 3 componentes de una bomba axial estacionaria para acuicultura, mediante los fundamentos de elementos finitos se realizó el análisis estructural de la hélice del impulsor, de la columna de descarga y la estructura que soporta a la bomba.

La hélice del impulsor se analizó empleando el elemento de simulación estructural tipo SOLIDO, la columna de descarga mediante el elemento de PLANE STRAIN  y la estructura que soporta la bomba mediante VIGA DE TIMOSHENKO.

2.   Caso de estudio

2.1 Objetivo

•   Diseñar una bomba axial estacionaria de 40” y una TDH de 6m.

•   Analizar esfuerzos y deformaciones máximas de los elementos

2.2 Parámetros de diseño

•   Diámetro de descarga: 40 pulgadas (1 metro aprox)

•   Altura de succión: 6 metros

•   Materiales de fabricación: Acero inoxidable AISI 316/ AISI 304

2.3 Diseño de la BOMBA AXIAL ESTACIONARIA de 40” y una TDH de 6m.

Este tipo de bomba posee una capacidad de bombeo de grandes volúmenes de agua y su diseño  se realizó  en  acero inoxidable  y compuestos  para una mayor durabilidad  y funcionamiento continuo en entornos altamente corrosivos.

•   Aplicación: Acuicultura

•   Equipo: Bomba estacionaria axial acero inoxidable y compuesto.

•   GPM: 30000

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Figura:  1 BOMBA AXIAL VERTICAL ESTACIONARIA

2.3.1    Partes de la bomba axial

•   Impulsor

•   Canastilla

•   Columnas o cuerpo de bomba

•   Codo

•   Acople motor

[pic 3]2.3.2    Impulsor.

Figura:  2 Partes internas de la bomba axial

El impulsor cuenta de 3 partes principalmente: impulsor, el laminador y el eje de transmisión. El impulsor es el encargado de generar el bombeo del agua mediante el empuje generado de sus hélices.

Para este caso de estudio (bomba 40 pulgadas) se recomienda un impulsor de 6 hélices de flujo axial o un impulsor de 8 hélices de flujo mixto.

• columna laminadora

• Impulsor

• Eje inferior

o Eje roscado de seguridad

Figura:  3 Partes internas del Impulsor

A.  Impulsor

[pic 4]El impulsor este fabricado en varias piezas que son armadas mediante soldadura MIG (con alambre de inox), las gargantas de soldadura son de 1 cm en todas sus juntas y en las hélices 1 cordón de base y

2 de terminado.

La inclinación de las hélices es de 43º y la altura del impulsor es de 30 cm con un diámetro de 96 cm.

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