UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEPANAMÁ FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA DEPARTAMENTO: ENERGÍA Y AMBIENTE PROFESOR: ING. ORLANDO AGUILAR INSTRUCTOR: TURBOMAQUINARIAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS GUÍA DE LABORATORIO N° 3.1 “CURVAS CARACTERÍSTICAS DE LA BOMBA CENTRÍFUGA” I. OBJETIVOS: Que el estudiante se relacione con las curvas que caracterizan la operación de una bomba centrífuga y aprenda a obtenerlas a partir de parámetros cuantificables con la bomba instalada. II. FUNDAMENTO TEÓRICO: Las variables que definen el comportamiento de una bomba se pueden identificar como: Q, H, Ps, Pe, N, ε, D, Γ. Dónde: Q = Caudal. H = Carga total dinámica. Ps= Potencia transferida al fluido (pot. de salida). Pe= Potencia de entrada a la bomba. N = Revoluciones por minuto. Ε = Eficiencia de la bomba. D = Diámetro del rodete. Γ = Peso específico del fluido manejado. El conocimiento de estas variables nos da una indicación clara sobre el diseño, tipo y cantidad de bombas, requerido para un sistema hidráulico determinado. III. EQUIPOS Y MATERIALES: - Banco de bomba centrífuga con motor de dos velocidades y dinamómetro. - Cronómetro. - Pesas calibradas en gramos. IV. PROCEDIMIENTO: 1- Llene el depósito inferior de agua hasta el nivel de la válvula de succión. 2- Ponga agua en el depósito superior hasta que el indicador de nivel muestre una columna inicial de 30 mm o cualquier otra referencia. 3- Cerciórese de que la válvula de succión está cerrada. 4- Cebe la bomba. 5- Seleccione baja velocidad y ponga a funcionar la bomba. 6- Abra la válvula de succión manteniendo cerrada la válvula de descarga. 7- Tome nota de la presión de succión, presión de descarga, fuerza en el dinamómetro y altura en el indicador de nivel. 8- Abra lentamente la válvula de descarga hasta que la presión de descarga disminuya en 5 KN/m 2 . Mantenga la descarga de la bomba comunicada con el tanque inferior. 9- Tome nota de la presión de succión, presión de descarga, fuerza en el dinamómetro y contrapesos. Accione el cronómetro y simultáneamente accione también la palanca para descargar el caudal dentro del depósito superior. Al transcurrir 60 segundos, coloque rápidamente la descarga de la bomba en comunicación con el depósito inferior. 10- Tome nota del nivel (h) en el indicador de nivel del tanque superior. 11- Repita los pasos 8, 9 y 10, hasta llegar al mínimo valor de presión de descarga. Si el indicador de nivel se llena, vierta el agua del depósito superior al inferior, utilizando la válvula de control exterior. 12- Cierre la válvula de descarga y seleccione alta velocidad en el motor. 13- Repita el procedimiento desde el paso N° 7 al N° 11, pero ahora para tiempos de 30 segundos y variando la presión de 10 en 10 KN/m 2 . 14- Cierre las válvulas de descarga y succión en este orden. 15- Apague el motor. NOTA: "Asegúrese de que al variar la presión de descarga, el dinamómetro está trabajando libremente, es decir, que no está apoyado. De no ser así, coloque contrapesos para contrarrestar el torque de apoyo y registre el valor correspondiente (Fc). V. TRABAJO: 1- Confeccione las siguientes tablas; para baja y alta velocidad: (6 en total). TABLAS N° 1 y 2 VALORES EXPERIMENTALES p s (KN/m 2 ) p d (KN/m 2 ) h (mm) RPM t (seg.) F d (gr.) F c (gr.) Dónde: - (p s , p d ) = Presión de succión y descarga, respectivamente. - h = Incremento de columna de agua bombeada. - RPM= Revoluciones por minuto del motor. - t = Tiempo de prueba. - (F d , F c ) = Fuerza del motor en el dinamómetro y los contrapesos. TABLAS N° 3 y 4 VALORES CALCULADOS Q (lt/s) H (m) Ps (Nm/s) Pe (Nm/s) ε ( % ) TABLAS N° 5 y 6 PORCENTAJES % Q % H % Ps % Pe ε(%) Dónde: Q = 0.31025(h/t) Pe= ((18 Fd + 15 Fc)(N)(10.2 x10 -6 )) H = (p d + p s )/9.8 ε= (Ps/Pe) x 100 Ps= 9.8(QH) 2- Grafique para baja y alta velocidad los porcentajes de: H vs Q, Ps vs Q, Pe vs Q y ε vs Q; en un solo juego de coordenadas. Utilice una hoja para los gráficos a baja velocidad y otra hoja para los gráficos a alta velocidad. 3- Demuestre las ecuaciones utilizadas para: Q, H, Ps y Pe. VI. BIBLIOGRAFÍA: 1. MOTT, Robert L. Mecánica de Fluidos Aplicada. Ed. Prentince-Hall 4ta Ed. 2. Polo Encinas, Manuel, Turbomáquinas Hidráulicas, Ed. Limusa, México, 1983. 3. White, Frank M. Mecánica de Fluidos. McGraw-Hill/Interamericana de España, S.A., 1983. 6ta Ed. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA DEPARTAMENTO DE ENERGÍA Y AMBIENTE TURBOMAQUINARIAS Profesor: Ing. Orlando Aguilar Instructor de Laboratorio:_________________________ GUÍA DE LABORATORIO N° 3.2 “CURVA CARACTERÍSTICA H x Q DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA” OBJETIVO GENERAL: Observar el funcionamiento de una bomba centrífuga y obtener la curva característica carga caudal de la misma. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Realizar las operaciones de puesta en marcha de una bomba centrífuga, como de funcionamiento y regulaciones necesarias Medir caudal y carga neta Graficar las curvas características carga (H) y caudal (Q) de la bomba centrífuga MARCO TEÓRICO: Cuando es necesario seleccionar una bomba centrífuga, la principal fuente de información para la selección adecuada de la misma, es sin duda, sus curvas características. Las curvas características proveen la información básica necesaria para predecir las condiciones de operación de una bomba en un sistema dado. La curva característica carga (H) versus caudal (Q) es comúnmente considerada la más importante, porque ésta relaciona los dos parámetros fundamentales en la operación de un sistema de bombeo, a saber, carga y caudal. En este reporte se trabajará con una bomba disponible en el laboratorio para hacer una serie de procedimientos, mediante los cuales se medirá la presión de succión y de descarga de la bomba, así como el caudal bombeado. EQUIPOS Y MATERIALES: - Banco de pruebas para bombas en serie y paralelo. - Cronómetro. - Llave de tuercas # 14 cerrada. DESCRIPCIONES. V-1: Válvula de descarga del sistema a Tanque-1. V-2: Válvula de descarga del sistema a Tanque-2. V-3: Válvula de descarga del sistema a Tanque-3. V-4: Válvula de descarga de Tanque-1 a Tanque-3. V-5: Válvula de succión del sistema, desde Tanque-3. V-6: Válvula de succión del sistema, desde Tanque-2. V-7: Válvula de succión de la Bomba-1. V-8: Válvula de succión de la Bomba-3. V-9: Válvula de succión de la Bomba-2. V-10: Válvula para conectar Bomba-1 en serie con Bomba-2. V-11: Válvula de descarga de la Bomba-1. V-12: Válvula de descarga de la Bomba-2. V-13: Válvula de descarga de la Bomba-3. V-14: Válvula para conectar Bomba-2 en serie con Bomba-3. VAC-1: Manómetro de succión de la Bomba-1. VAC-2: Manómetro de succión de la Bomba-2. VAC-3: Manómetro de succión de la Bomba-3. M-1: Manómetro de descarga de Bomba-1. M-2: Manómetro de descarga de Bomba-2. M-3: Manómetro de descarga de Bomba-3. M-4: Manómetro de descarga total del sistema. PROCEDIMIENTO: 1. Llene el depósito inferior de agua. 2. Ponga agua en el depósito superior hasta que el indicador de nivel muestre una columna inicial de 10 cm o cualquier otra referencia. 3. Estudie y reconozca la operación del banco de bombas. 4. Cerciórese de que todas las válvulas de succión y descarga estén cerradas. 5. Asegúrese de cebar las bombas, utilice para ello la Llave de tuercas # 14 cerrada. 6. Abra la válvula V 1 del tanque inferior y la válvula de succión V 7 de la bomba 1 manteniendo cerrada la válvula de descarga V 11 . 7. Introduzca la llave en el interruptor de encendido principal y gire la llave para activar el sistema. La luz roja es indicativa de que el sistema está activo. 8. Seleccione la operación manual de la bomba 1. 9. Accione el interruptor de la bomba1. 10. Abra la válvula de succión manteniendo cerrada la válvula de descarga. 11. Anote la presión de succión del manómetro M 1 y la presión de descarga de la bomba 1 que muestra el manómetro M 2 . 12. Abra lentamente la válvula de descarga V d1 hasta que la presión de descarga en el manómetro M d1 disminuya en 5 psi o hasta una disminución de la presión tal que permita repetir el experimento para diferentes presiones, con al menos 5 puntos de ensayo. Mantenga la descarga de la bomba comunicada con uno de los tanques de la parte inferior, es decir que las válvulas del segundo tanque inferior V t2 y del tanque superior V t3 deben estar cerradas, mientras que la válvula V 3 esté abierta. 13. Tome nota de la presión de succión y presión de descarga. 14. Cierre la válvula de descarga V 3 en el tanque inferior. 15. Accione el cronómetro y abra la válvula V 1 del tanque superior simultáneamente. 16. Al transcurrir 60 segundos cierre la válvula V 3 y abra la válvula V 1 . 17. Mida la altura (h) en el indicador de nivel del tanque superior. 18. Repita el procedimiento anterior hasta llegar al mínimo valor de presión de descarga de la bomba 1, con al menos 5 puntos de ensayo. 19. Abra la válvula V 3 , la cual conecta el tanque superior con el inferior para drenar el tanque superior. 20. Apague la bomba 1 y cierre todas las válvulas.} NOTA: Limpie y seque cualquier derrame de agua tanto en el área de trabajo como en el laboratorio. TRABAJO: 1- Confeccione tablas para los datos medidos en el experimento. 2- Calcule la carga (H) en metros y el caudal (Q) en L/min, para cada punto de experimentación (presiones de descarga). 3- Confeccione tablas de datos 4- Grafique H vs Q. 5- Demuestre las ecuaciones utilizadas para calcular Q y H. 6- Registre y explique sus observaciones. CONCLUSIONES: RECOMENDACIONES: REFERENCIAS: