INTRODUCCIÓNUna bomba es una maquina hidráulica que transforma la energía mecánicasuministrada por un motor de arrastre (e...
OBJETIVOS Determinar experimentalmente las curvas características de una bomba   centrifuga. Estudiar el funcionamiento ...
MARCO TEORICOCONCEPTO DE BOMBALas bombas son dispositivos que se encargan de transferir energía a la corrientedel fluido i...
BOMBA CENTRÍFUGAUna bomba centrífuga es una máquina que consiste de un conjunto de paletasrotatorias encerradas dentro de ...
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Anillos de desgaste. Cumplen la función de ser un elemento fácil y barato deremover en aquellas partes en donde debido a l...
se origina una presión que se llama presión de vapor y que está en función directacon la temperatura del líquido.Presión d...
Potencia Hidráulica (Ph). Potencia cedida al líquido en el proceso de sutransferencia de un punto a otro.Rango de Operació...
Eficiencia Hidráulica. Se define en términos de la relación entre el trabajoespecífico ideal de la máquina y el real del r...
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CURVAS CARACTERÍSTICASAntes de que un sistema de bombeo pueda ser diseñado o seleccionado debedefinirse claramente su apli...
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PROCEDIMIENTO  1. Inspeccione detalladamente el equipo. Identifique sus componentes.  2. Determinación del rango de trabaj...
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ANALISIS DE RESULTADOSDe acuerdo con los datos obtenidos a través de la experiencia de laboratorio yteniendo en cuenta la ...
 Como ingenieros utilizaríamos este tipo de bombas en la industria, en      servicios de abastecimiento de aguas, Extracc...
Bibliografía   Mecánica de Fluidos      o Victor L. Streeter      o Novena edición      o Mc Graw Hill   Mecánica de los...
CURVAS DE RENDIMIENTO DE BOMBAS CENTRIFUGAS           RAFAEL ALFONSO DAZA            MARWY JULIO LOZANO                JAV...
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  1. 1. INTRODUCCIÓNUna bomba es una maquina hidráulica que transforma la energía mecánicasuministrada por un motor de arrastre (eléctrico o de combustión interna) enenergía hidráulica. Dicho de otra manera, una bomba debe suministrar un caudal auna determinada presión.Una bomba funciona moviendo el fluido de un tanque de baja presión y empujandoa un nuevo lugar con una mayor presión. Para hacer esto la bomba extrae unapequeña cantidad de película y lo envía a un compartimiento. Luego cierra laabertura, abre un pasaje por el lado de alta presión y exprime el líquido delcompartimiento para enviarlo por el pasaje de alta presión. El principio es siempreel mismo pero los métodos varían muchísimo; y solamente estudiaremos algunos delos más conocidos
  2. 2. OBJETIVOS Determinar experimentalmente las curvas características de una bomba centrifuga. Estudiar el funcionamiento de una bomba centrifuga y determinar su importancia. Determinar los aspectos físicos bajo los cuales funcionan las bombas centrifuga. Generar experiencias enriquecedoras en el manejo de bombas centrifugas y válvulas. Conocer y estudiar los cálculos para determinar la presión total, la potencia del motor y la eficiencia de una bomba.
  3. 3. MARCO TEORICOCONCEPTO DE BOMBALas bombas son dispositivos que se encargan de transferir energía a la corrientedel fluido impulsándolo, desde un estado de baja presión estática a otro de mayorpresión. Están compuestas por un elemento rotatorio denominado impulsor, el cualse encuentra dentro de una carcasa llamada voluta. Inicialmente la energía estransmitida como energía mecánica a través de un eje, para posteriormenteconvertirse en energía hidráulica. El fluido entra axialmente a través del ojo delimpulsor, pasando por los canales de éste y suministrándosele energía cinéticamediante los álabes que se encuentran en el impulsor para posteriormentedescargar el fluido en la voluta, el cual se expande gradualmente, disminuyendo laenergía cinética adquirida para convertirse en presión estática. Figura 1. Bombas Hidráulica
  4. 4. BOMBA CENTRÍFUGAUna bomba centrífuga es una máquina que consiste de un conjunto de paletasrotatorias encerradas dentro de una caja o cárter, o una cubierta o coraza. Sedenominan así porque la cota de presión que crean es ampliamente atribuible a laacción centrífuga. Las paletas imparten energía al fluido por la fuerza de estamisma acción. Así, despojada de todos los refinamientos, una bomba centrífugatiene dos partes principales: (1) Un elemento giratorio, incluyendo un impulsor yuna flecha, y (2) un elemento estacionario, compuesto por una cubierta, estoperasy chumaceras. En la figura 2 se muestra una bomba centrífuga.FUNCIONAMIENTOEl flujo entra a la bomba a través del centro o ojo del rodete y el fluido ganaenergía a medida que las paletas del rodete lo transportan hacia fuera endirección radial. Esta aceleración produce un apreciable aumento de energía depresión y cinética, lo cual es debido a la forma de caracol de la voluta paragenerar un incremento gradual en el área de flujo de tal manera que la energía
  5. 5. cinética a la salida del rodete se convierte en cabeza de presión a la salida. Figura 3. Principio de funcionamiento de una bomba centrífugaPARTES DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA:Carcasa. Es la parte exterior protectora de la bomba y cumple la función deconvertir la energía de velocidad impartida al líquido por el impulsor en energía depresión. Esto se lleva a cabo mediante reducción de la velocidad por un aumentogradual del área.Impulsores. Es el corazón de la bomba centrífuga. Recibe el líquido y le imparteuna velocidad de la cual depende la carga producida por la bomba.
  6. 6. Anillos de desgaste. Cumplen la función de ser un elemento fácil y barato deremover en aquellas partes en donde debido a las cerradas holguras entre elimpulsor y la carcasa, el desgaste es casi seguro, evitando así la necesidad decambiar estos elementos y quitar solo los anillos.Estoperas, empaques y sellos. la función de estos elementos es evitar el flujohacia fuera del líquido bombeado a través del orificio por donde pasa la flecha dela bomba y el flujo de aire hacia el interior de la bomba.Flecha. Es el eje de todos los elementos que giran en la bomba centrífuga,transmitiendo además el movimiento que imparte la flecha del motor.Cojinetes. Sirven de soporte a la flecha de todo el rotor en un alineamientocorrecto en relación con las partes estacionarias. Soportan las cargas radiales yaxiales existentes en la bomba.Bases. Sirven de soporte a la bomba, sosteniendo el peso de toda ella.CARGA DE SUCCIÓN Y ELEVACIÓN DE SUCCIÓN Y ALGUNASCONDICIONES DE SUCCIÓN.Elevación de succión. Es la suma de la elevación estática de succión, de la cargade fricción de succión total y de las pérdidas de admisión (la elevación de succiónes una carga de succión negativa).Carga de succión. Es la carga estática de succión menos la carga de friccióntotal y las pérdidas de admisión, más cualquier presión que se encuentre en lalínea de succión. Es una presión negativa (hay vacío) y se suma algebraicamente ala carga estática de succión del sistema.Condiciones de succión. Por lo que respecta al líquido, se tomará en cuenta lainfluencia de su presión sobre la succión.Presión de vapor. Si un líquido se encuentra a una temperatura arriba de supunto de ebullición, sufre evaporación en su superficie libre. En el seno del líquido
  7. 7. se origina una presión que se llama presión de vapor y que está en función directacon la temperatura del líquido.Presión de bombeo. Destinemos una bomba cualquiera para bombear un líquido.Al funcionar la bomba, tiende a formar un vacío en el seno del líquido. Éstesuccionar se conoce como presión de bombeo.Carga neta de succión positiva (NPSH). Es la presión disponible o requeridapara forzar un gasto determinado, en litros por segundo, a través de la tuberíade succión, al ojo del impulsor, cilindro o carcasa de una bomba. En el bombeo delíquidos la presión en cualquier punto en la línea de succión nunca deberáreducirse a la presión de vapor del líquido.NPSH disponible. Esta depende de la carga de succión o elevación, la carga defricción, y la presión de vapor del líquido manejado a la temperatura de bombeo.Si se varía cualquiera de estos puntos, la NPSH puede alterarse.NPSH requerida. Esta depende sólo del diseño de la bomba y se obtiene delfabricante para cada bomba en particular, según su tipo, modelo, capacidad yvelocidad.Cebado de las Bombas. Consiste en la extracción del aire de la tubería desucción de la bomba para permitir un correcto funcionamiento. Esta operación serealiza en todas las bombas centrífugas ya que no son autocebantes,generalmente cuando ésta se encuentra en una posición superior al tanque deaspiración.Carga Hidráulica. Es la energía impartida al líquido por la bomba, es decir, ladiferencia entre la carga de descarga y la succión.Punto de Shut-off. Representa la carga hidráulica que produce la bomba cuandoel caudal a través de ella es nulo. (La válvula a la salida de la bomba esta cerrada,con el fluido en contacto con el rodete).Potencia Absorbida (N). Representa la potencia requerida por la bomba paratransferir líquidos de un punto a otro y la energía requerida para vencer suspérdidas.
  8. 8. Potencia Hidráulica (Ph). Potencia cedida al líquido en el proceso de sutransferencia de un punto a otro.Rango de Operación. Es la zona en la cual la bomba opera en forma eficiente.Esta zona se determina como:Donde:Eficiencia Mecánica. Es la eficiencia relacionada con las pérdidas de energía útil,debidas al rozamiento en el cojinete, prensa-estopas y el rozamiento del fluido enlos espacios entre la cubierta del rodete y la carcasa de la máquina, llamadorozamiento del disco y se define para una bomba centrifuga como:
  9. 9. Eficiencia Hidráulica. Se define en términos de la relación entre el trabajoespecífico ideal de la máquina y el real del rodete, el trabajo específico ideal dela máquina se calcula basado en las condiciones totales o estáticas.Eficiencia Total. Redefine en términos de la relación entre la potencia eléctricasuministrada a la máquina y la potencia hidráulica entregada por ésta.BOMBA VERTICAL Y HORIZONTALEl eje de rotación de una bomba puede ser horizontal o vertical, (rara vezinclinado). De esta disposición se derivan diferencias estructurales en laconstrucción de la bomba que a veces son importantes, por lo que también lasaplicaciones de los dos tipos de construcción suelen ser, a menudo, distintas ybien definidas.BOMBAS HORIZONTALESLa disposición del eje de giro horizontal presupone que la bomba y el motor sehallan a la misma altura; éste tipo de bombas se utiliza para funcionamiento enseco, exterior al líquido bombeado que llega a la bomba por medio de una tuberíade aspiración.Las bombas centrífugas, sin embargo, no deben rodar en seco, ya que necesitandel líquido bombeado como lubricante entre aros rozantes e impulsor, y entreempaquetadura y eje.Como no son autoaspirantes requieren, antes de su puesta en marcha, el estarcebadas; esto no es fácil de conseguir si la bomba no trabaja en carga, estandopor encima del nivel del líquido, que es el caso más corriente con bombas
  10. 10. horizontales, siendo a menudo necesarias las válvulas de pie, (aspiración), y losdistintos sistemas de cebado.Como ventajas específicas se puede decir que las bombas horizontales, (exceptopara grandes tamaños), son de construcción más barata que las verticales y,especialmente, su mantenimiento y conservación es mucho más sencillo yeconómico; el desmontaje de la bomba se suele hacer sin necesidad de mover elmotor y al igual que en las de cámara partida, sin tocar siquiera las conexiones deaspiración e impulsión.BOMBAS VERTICALESLas bombas con eje de giro en posición vertical tienen, casi siempre, el motor a unnivel superior al de la bomba, por lo que es posible, al contrario que en lashorizontales, que la bomba trabaje rodeada por el líquido a bombear, estando, sinembargo, el motor por encima de éste.BOMBAS VERTICALES DE FUNCIONAMIENTO EN SECO.En las bombas verticales no sumergidas, el motor puede estar inmediatamentesobre la bomba, o muy por encima de ésta. El elevarlo responde a la necesidad deprotegerlo de una posible inundación o para hacerlo más accesible si, por ejemplo,la bomba trabaja en un pozo.
  11. 11. El eje alargado puede ser rígido o flexible por medio de juntas universales, lo quesimplifica el siempre difícil problema del alineamiento.Se emplean muy a menudo las mismas bombas horizontales modificadasúnicamente en sus cojinetes.La aspiración es lateral, (horizontal); en las bombas grandes, frecuentemente, espor abajo, aunque a veces se transforma en lateral mediante un simple codo.La ventaja de las bombas verticales, es que requieren muy poco espacio horizontalque las hace insustituibles en barcos, pozos, etc; sin embargo se necesita unespacio vertical superior suficiente para permitir su cómodo montaje ydesmontaje.Para bombas de gran caudal, la construcción vertical resulta en general másbarata que la horizontal. Las bombas verticales se emplean normalmente enaplicaciones marinas, para aguas sucias, drenajes, irrigación, circulación decondensadores, etc.BOMBAS VERTICALES SUMERGIDAS.El funcionamiento sumergido de las bombas centrífugas elimina el inconvenientedel cebado, por lo que el impulsor se halla continuamente, aún parado, rodeado porel líquido a impulsar y, por lo tanto, la bomba está en disposición de funcionar encualquier momento.El control de la unidad requiere únicamente la puesta en marcha del motor deaccionamiento, sin necesidad de dispositivos adicionales de cebado previo.La aspiración, que es siempre por abajo, se hace a una cierta profundidad conrespecto al nivel libre del líquido.Los tipos más importantes de bombas verticales sumergidas son, las bombas deturbina vertical o de pozo profundo, las bombas de hélice y las bombas de volutasumergidas.
  12. 12. CURVAS CARACTERÍSTICASAntes de que un sistema de bombeo pueda ser diseñado o seleccionado debedefinirse claramente su aplicación. Así sea una simple línea de recirculación o ungran oleoducto, los requerimientos de todas la aplicaciones son siempre losmismos, es decir, trasladar líquidos desde un punto a otro. Entonces, esto obliga aque la bomba y el sistema tengan iguales características para que este diseño seaóptimo. La manera de conocer tales características se realiza con la ayuda de las curvascaracterísticas de la bomba, las cuales han sido obtenidas mediante ensayosrealizados en un banco de pruebas el cual posee la instrumentación necesaria paramedir el caudal, velocidad de giro, momento de torsión aplicado y la diferencia depresión entre la succión y la descarga de la bomba, con el fin de poder predecir elcomportamiento de la bomba y obtener el mejor punto de operación el cual seconoce como PME, variando desde una capacidad igual a cero hasta un máximo,dependiendo del diseño y succión de la bomba. Generalmente este tipo de curvasse obtienen para velocidad constante, un diámetro del impulsor específico y untamaño determinado de carcasa, realizando la representación gráfica de la cargahidráulica (curva de estrangulamiento), potencia absorbida y eficienciaadiabática contra la capacidad de la bomba.
  13. 13. Estas curvas son suministradas por los proveedores de bombas, de tal manera queel usuario pueda trabajar según los requerimientos de la instalación sin salir delos intervalos de funcionamiento óptimo, además de predecir que ocurrirá alvariar el caudal manejado, sirviendo como una gran herramienta de análisis y decompresión del funcionamiento del equipo.ESQUEMA DE POTENCIA PARA UNA BOMBA CENTRÍFUGA
  14. 14. MATERIALES Y EQUIPOS EMPLEADOSSe debe disponer de: 1. Equipo para determinar curvas características de bombas centrifugas del cual consta de:  Tanque de alimentación  Una bomba centrifuga con dos válvulas (succión y descarga)  Tomas de presión  Manómetro y vacuo metro conectados cada uno a una toma de presión.  Medidor de flujo  Balanza de torque (dinamómetro) 2. Cronometro  Tubería de admisión, pvc ø =  Tubería de descarga, h.g ø = 1”  Capacidad máxima = 60 gpm  Rango de presión = 0- 100 psi  Potencia = 2.0h.p  Capacidad de tanquez = 450 litros  Tensión eléctrica = 220 v
  15. 15. PROCEDIMIENTO 1. Inspeccione detalladamente el equipo. Identifique sus componentes. 2. Determinación del rango de trabajo. Cerrar completamente la válvula de descarga de la bomba. Anotar la lectura del manómetro de succión y descarga. Abrir completamente la válvula de descarga de la bomba. Anotar las nueves lecturas de los manómetros de succión y descarga. 3. Variar la rata del flujo (con la válvula) por lo menos seis veces y registrar la información que se pide en el formato. 4. Parada del equipo Colocar los transformadores en la posición cero Breakers en posición off Cerrar la válvula de descarga Distensionar el diámetro Desconectar el equipo
  16. 16. FORMATO N° 1 TOMA DE DATOSLectura Volumen Tiempo F Voltios N° (LT) (S) (PSI) (In Hg) Nw w 1 0 0 58 0 213 17 2 30 11.96 50 9.8 212 16 3 30 9.55 44 15 212 17 4 30 8.54 36 19.8 212 18 5 30 8.53 30 19.9 213 17.2 6 30 7.73 26 19.9 212 17 7 30 7.67 20 20 214 16.1 8 30 7.63 16 20 212 15.9 9 30 7.59 11.5 20 213 15.2
  17. 17. CÁLCULOSDebido a que las unidades de estan en (In Hg) y las unidades de están en(psi) realizamos la respectiva conversión para efectuar los cálculoscorrespondientes. In Hg = 0 PSI In Hg = -4.813PSI In Hg = -7.368PSI In Hg = -9.725PSI In Hg = -9.774PSI In Hg = -9.824PSI
  18. 18. 83527893.077396.996584.45727.45
  19. 19. 5151.454294.083718.653070.65
  20. 20. Convertimos los Q (l/s) a Q (
  21. 21. BHP= 0.90PV: Tensión eléctrica en voltios
  22. 22. Reemplazamos valores en BHP
  23. 23. ANALISIS DE RESULTADOSDe acuerdo con los datos obtenidos a través de la experiencia de laboratorio yteniendo en cuenta la serie de lecturas que se realizaron, podemos inferir que larelación entre H y Q es inversamente proporcional; que cuando no hay caudal lapresión de cierre es el valor de la carga máxima de la bomba.1-¿De la curva de rendimiento construida que conclusiones obtiene?  Por medio de la grafica podemos demostrar la eficiencia de la bomba utilizada durante el desarrollo de la experiencia.  La correcta realización y análisis de este grafico es de vital importancia para emitir un concepto acertado acerca del comportamiento de una bomba centrifuga2- ¿Usted como ingeniero donde pondría a trabajar esta bomba?
  24. 24.  Como ingenieros utilizaríamos este tipo de bombas en la industria, en servicios de abastecimiento de aguas, Extracción de aguas subterráneas, limpias o sin residuos sólidos3- ¿Qué impresión le dejo el funcionamiento de las bombas centrifugas?  La impresión que nos dejo el funcionamiento de esta bomba es el adecuado para la capacidad y la potencia que este tiene CONCLUSIÓNMediante la realización de esta práctica de laboratorio logramos conocer elfuncionamiento de una bomba y determinar su importancia.Al ensayar la bomba y sus parámetros; de los datos obtenidos se puede ver que amedida que la cantidad de caudal que pasa por el rotámetro aumenta la presión dedescarga PD disminuye a diferencia de la presión de succión PS ya que estaaumenta al igual que los caudales (Q), esto se debe a que la presión de descargaque ejerce el agua al entrar al rotámetro y la sección donde se toma la presión escorrugada, lo que influye en el cálculo de la altura, ya que finalmente las presionesse sumaron.
  25. 25. Bibliografía Mecánica de Fluidos o Victor L. Streeter o Novena edición o Mc Graw Hill Mecánica de los Fluidos o Irving H. Shames o Mc Graw Hill Mecánica de los fluidos e hidráulica o Ranal V. Giles - Jack B. Evett – Cheng Liu o Tercera Edición o Mc Graw Hill KENNETH Mc Naughton. BOMBAS (Selección, Uso y Mantenimiento) o Ed. Mc Graw- Hill- Mexico 2000
  26. 26. CURVAS DE RENDIMIENTO DE BOMBAS CENTRIFUGAS RAFAEL ALFONSO DAZA MARWY JULIO LOZANO JAVIER VEGA EDUAR QUINTERO SALAZAR JORGE LUIS OROZCO DOCENTE UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR FACULTAD DE INGENIERÍAS VALLEDUPAR CESAR 2012

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