ensayo de bomba hidraulica
TRANSCRIPT
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 1/28
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Departamento de Ingeniería MecánicaSANTIAGO
TITULO DE LA EXPERIENCIA
_________________________________ENSAYO DE BOMBA HIDRAULICA ______________________________
EXPERIENCIA N° __E950 __ Grupo N° __1 __ Fecha de la Exp __02/10/2015 ___ Fecha de Entrega ___12/10/2015 __
NOMBRE ASIGNATURA__EQUIPOS E INSTALACIONES TÉRMICAS E HIDRAULICAS __ CODIGO___9562 ___
CARRERA____INGENIERIA DE EJECUCION MECÁNICA ______ Modalidad (Diurna o Vespertina) __VESPERTINA ___
NOMBRE DEL ALUMNO_____LAGOS ____________CORDERO _________________CRISTIAN _______________ Apellido Paterno Apellido Materno Nombre
________________________Firma del alumno
Fecha de Recepción
Nota de Interrogación ________________ Nombre del Profesor _______GUILLERMO ARANGUIZ __________
Nota de Participación ________________
Nota de Informe ____________________
_________________________________
Nota Final _________________________________________ Firma del Profesor
SE RECOMIENDA AL ESTUDIANTE MEJORAR EN SU INFORME LA MATERIA MARCADA CON UNA X
________ Presentación ________ Cálculos, resultados, gráficos ________ Características Técnicas ________Discusión, conclusiones ________ Descripción del Método seguido _______ Apéndice
OBSERVACIONES
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 2/28
Universidad de Santiago de hile
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Mecánica
IEMV - EQUIPOS E INSTALACIONES TÉRMICAS E HIDRAULICAS 9562
INFORME EXPERIENCIA E950
ENSAYO DE BOMBA HIDRAULICA
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 3/28
Universidad de Santiago de Chile – USACH –
Departamento de Ingeniería Mecánica
1
IEMV – Laboratorio de Equipos e Instalaciones Térmicas e Hidráulicas 9562 – E950 Ensayo de Bomba Hidráulica
Alumno: Cristian Lagos Cordero
Índice
1. Resumen del contenido del informe .................................................................................................. 2
2. Objetivos de la experiencia ................................................................................................................ 2
3. Características técnicas de equipos, instrumentos e instalaciones ................................................... 3
4. Descripción del Método Seguido ....................................................................................................... 6
5. Presentación de resultados ................................................................................................................ 7
6. Discusión de los resultados, conclusiones y observaciones personales .......................................... 17
7. Apéndice ........................................................................................................................................... 18
a) Teoría del experimento .................................................................................................................... 18
b) Desarrollo de cálculos ...................................................................................................................... 22
c) Tablas de valores obtenidos y calculados ........................................................................................ 24
d) Bibliografía empleada ...................................................................................................................... 26
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 4/28
Universidad de Santiago de Chile – USACH –
Departamento de Ingeniería Mecánica
2
IEMV – Laboratorio de Equipos e Instalaciones Térmicas e Hidráulicas 9562 – E950 Ensayo de Bomba Hidráulica
Alumno: Cristian Lagos Cordero
1. Resumen del contenido del informe
En el presente informe se detallará la experiencia E950, Ensayo de Bomba Hidráulica, el cualcorresponde al primer laboratorio del ramo de Equipos e Instalaciones Térmicas e Hidráulicas.
En la presente experiencia se busca entender el funcionamiento de un equipo de bombeo de
agua. Para ello se utilizará un sistema que cuenta con distintos instrumentos de medición, necesarios
para determinar los distintos objetivos indicados por el profesor.
En el informe se describen, los instrumentos y equipos utilizados, la metodología utilizada, los
datos obtenidos y las conclusiones que se obtienen al realizar la presente experiencia y su posterior
análisis de datos.
2.
Objetivos de la experiencia
1)
Graficar y analizar curvas características d funcionamiento para 2200 rpm y 3400 rpm.
Considerar la variación de 10 caudales más = 0.
2) Graficar y analizar la variación de la potencia eléctrica con el caudal.
3)
Graficar y analizar la variación de la potencia mecánica con la potencia eléctrica.
4)
Graficar y analizar la variación de la presión en la descarga con el caudal de la bomba.
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 5/28
Universidad de Santiago de Chile – USACH –
Departamento de Ingeniería Mecánica
3
IEMV – Laboratorio de Equipos e Instalaciones Térmicas e Hidráulicas 9562 – E950 Ensayo de Bomba Hidráulica
Alumno: Cristian Lagos Cordero
3. Características técnicas de equipos, instrumentos e instalaciones
Conjunto Motor eléctrico con dinamómetro
Equipo encargado de transmitir energía mecánica a la bomba, a través de la rotación de su eje.
Posee un dinamómetro para medir el torque que genera la rotación del eje del motor.
Unidad de suministro y control de potencia eléctrica
Equipo encargado de suministrar y controlar la potencia eléctrica requerida por el motor eléctrico
para su funcionamiento. En este equipo se regula la corriente entregada y las revoluciones de trabajo
del motor eléctrico.
Especificaciones del Equipo
Fabricante Westinghouse
Modelo Life Line H
Potencia 10 HP
Tensión 240 voltios
Intensidad 38 amperes
Velocidad 1500-4500 rpm
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 6/28
Universidad de Santiago de Chile – USACH –
Departamento de Ingeniería Mecánica
4
IEMV – Laboratorio de Equipos e Instalaciones Térmicas e Hidráulicas 9562 – E950 Ensayo de Bomba Hidráulica
Alumno: Cristian Lagos Cordero
Bomba centrifuga
Equipo encargado de impulsar el agua en el sistema a través de la rotación de su rodete. Es del
tipo centrifuga.
Especificaciones del Equipo
Fabricante Ingersoll Rand
Tipo 2CRV
Velocidad 3450 rpm
Estanque de agua
Parte del sistema es el estanque que contiene el agua que circula por el sistema, el cual aporta
el fluido a la bomba y recibe el fluido al final del circuito. Esto se produce cíclicamente, generando una
retroalimentación.
Su capacidad es mayor a 1m³.
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 7/28
Universidad de Santiago de Chile – USACH –
Departamento de Ingeniería Mecánica
5
IEMV – Laboratorio de Equipos e Instalaciones Térmicas e Hidráulicas 9562 – E950 Ensayo de Bomba Hidráulica
Alumno: Cristian Lagos Cordero
Tablero de mediciones
Para realizar la medición de presiones a la entrada y salida de la bomba, succión e impulsión
respectivamente, el sistema cuenta con manómetros y manovacuometros conectados a un panel demonitorio.
Caudalimetro magnético
Dispositivo de medición, el cuál a través de un sistema electromagnético, entrega los valores de
los caudales que están pasando en cada una de las condiciones que se evaluaran en la experiencia.
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 8/28
Universidad de Santiago de Chile – USACH –
Departamento de Ingeniería Mecánica
6
IEMV – Laboratorio de Equipos e Instalaciones Térmicas e Hidráulicas 9562 – E950 Ensayo de Bomba Hidráulica
Alumno: Cristian Lagos Cordero
4. Descripción del Método Seguido
Introducción Teórica
Previo a la realización de la experiencia, el profesor encargado del laboratorio, dicta una charla
teórica para explicar los conceptos y mostrar los modelos matemáticos necesarios para entender,
estudiar y evaluar los objetivos que se buscan en la presente experiencia.
Presentación de los equipos.
Después de la charla teórica, el profesor realiza una explicación del funcionamiento, manipulación
y regulación de los equipos que se utilizarán en la presente experiencia. Se enfoca principalmente en
la unidad de suministro y control de potencia eléctrica, que es la que entrega la energía eléctrica y
regula el funcionamiento del motor, y por consecuencia la bomba.
Procedimiento de trabajo
Se realizaran 22 mediciones en condiciones distintas, en donde las primeras 11 se realizarán con
el motor a 2200 [rpm] y las 11 restantes a 3400 [rpm].
Para 2200 rpm se establece el caudal máximo que puede ofrecer el sistema, el cual se divide en 11
caudales probables hasta llegar a un caudal Q=0. En cada medición se disminuye el caudal del sistema
buscando igualar el canal probable que corresponda. Obtenido un valor aproximado al valor buscado,
se procede a medir y anotar en el cuadro destinado en la pizarra para ello, los siguientes aspectos:
-
Presión en la entrada de la bomba, registrado por manovacuometro en [bar].
-
Presión en la salida de la bomba, registrado por el manómetro en [bar].
-
Caudal impulsado por la bomba, registrado por el caudalímetro magnético en [lts/seg].
-
Torque realizado por el motor, registrado por el dinamómetro en [kgf]
-
Tensión e intensidad eléctrica, ambos registrados por la unidad de suministro y control de
la potencia en [V] y [A] (voltios y amperios) respectivamente.
Este mismo procedimiento se repite para las 3400 rpm.
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 9/28
Universidad de Santiago de Chile – USACH –
Departamento de Ingeniería Mecánica
7
IEMV – Laboratorio de Equipos e Instalaciones Térmicas e Hidráulicas 9562 – E950 Ensayo de Bomba Hidráulica
Alumno: Cristian Lagos Cordero
5. Presentación de resultados
Objetivo 1
Tablas Curvas Características para 2200 [rpm]
N°Qr
[m³/s]rend
BombaNe
[HP]Hm
[mca]
1 0,00000 0,000 0,733 20,502
2 0,00062 0,204 0,825 20,604
3 0,00122 0,361 0,917 20,604
4 0,00180 0,532 0,917 20,604
5 0,00244 0,663 1,008 20,808
6 0,00306 0,765 1,100 20,910
7 0,00365 0,834 1,192 20,706
8 0,00427 0,884 1,283 20,196
9 0,00487 0,894 1,375 19,176
10 0,00557 0,968 1,467 19,380
11 0,00607 1,011 1,467 18,564
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
18
19
19
20
20
21
21
0,000 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007
r e n d B [ % ] ; N e j e [ H P ]
H m [ m c a ]
Q [m³/s]
Curvas Características para 2200 [rpm]
Hm [mca] rend B Ne [HP]
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 10/28
Universidad de Santiago de Chile – USACH –
Departamento de Ingeniería Mecánica
8
IEMV – Laboratorio de Equipos e Instalaciones Térmicas e Hidráulicas 9562 – E950 Ensayo de Bomba Hidráulica
Alumno: Cristian Lagos Cordero
Tabla Curvas Características para 3400 [rpm]
N°Qr
[m³/s]rend
BombaNe
[HP]Hm
[mca]
1 0,00000 0,000 2,692 42,942
2 0,00095 0,190 2,833 43,044
3 0,00194 0,346 3,117 42,228
4 0,00286 0,456 3,400 41,208
5 0,00377 0,559 3,683 41,514
6 0,00473 0,632 4,108 41,718
7 0,00571 0,680 4,533 41,004
8 0,00660 0,732 4,817 40,596
9 0,00755 0,775 5,100 39,780
10 0,00856 0,820 5,242 38,148
11 0,00951 0,833 5,667 37,740
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
37
38
39
40
41
42
43
44
0,000 0,002 0,004 0,006 0,008 0,010
r e n d B [ % ] ; N e j e
[ H P ]
H m [ m c a ]
Q [m³/s]
Curvas Características para 3400 [rpm]
Hm [mca] rend B Ne [HP]
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 11/28
Universidad de Santiago de Chile – USACH –
Departamento de Ingeniería Mecánica
9
IEMV – Laboratorio de Equipos e Instalaciones Térmicas e Hidráulicas 9562 – E950 Ensayo de Bomba Hidráulica
Alumno: Cristian Lagos Cordero
Objetivo 2
Tabla Potencia Eléctrica v/s Caudalpara 2200 [rpm]
N°Qr
[m³/s]Nele[W]
1 0,00000 920
2 0,00062 924
3 0,00122 924
4 0,00180 1155
5 0,00244 1155
6 0,00306 1386
7 0,00365 13868 0,00427 1392
9 0,00487 1398
10 0,00557 1645
11 0,00607 1666
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
0,000 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007
N e l e [ W ]
Q [m³/s]
Potencia Eléctrica v/s Caudal para 2200 [rpm]
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 12/28
Universidad de Santiago de Chile – USACH –
Departamento de Ingeniería Mecánica
10
IEMV – Laboratorio de Equipos e Instalaciones Térmicas e Hidráulicas 9562 – E950 Ensayo de Bomba Hidráulica
Alumno: Cristian Lagos Cordero
Tabla Costo Potencia Eléctrica v/sCaudal para 2200 [rpm]
N° Qr [m3/h] Nele [$kWh]
1 0,000 337824
2 2,232 339293
3 4,392 339293
4 6,480 424116
5 8,784 424116
6 11,016 508939
7 13,140 508939
8 15,372 511142
9 17,532 513346
10 20,052 604044
11 21,852 611755
300000
350000
400000
450000
500000
550000
600000
650000
0 5 10 15 20 25
N e l e [ $ k W h ]
Qr [m3/h]
Tabla Costo Potencia Eléctrica v/s Caudal para 2200 [rpm]
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 13/28
Universidad de Santiago de Chile – USACH –
Departamento de Ingeniería Mecánica
11
IEMV – Laboratorio de Equipos e Instalaciones Térmicas e Hidráulicas 9562 – E950 Ensayo de Bomba Hidráulica
Alumno: Cristian Lagos Cordero
Tabla Potencia Eléctrica v/s Caudalpara 3400 [rpm]
N°Qr
[m³/s]Nele[W]
1 0,00000 3055
2 0,00095 3248
3 0,00194 3480
4 0,00286 3696
5 0,00377 4140
6 0,00473 4600
7 0,00571 50168 0,00660 5016
9 0,00755 5400
10 0,00856 5625
11 0,00951 5850
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
0,000 0,002 0,004 0,006 0,008 0,010
N e l e [ W ]
Q [m³/s]
Potencia Eléctrica v/s Caudal para 3400 [rpm]
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 14/28
Universidad de Santiago de Chile – USACH –
Departamento de Ingeniería Mecánica
12
IEMV – Laboratorio de Equipos e Instalaciones Térmicas e Hidráulicas 9562 – E950 Ensayo de Bomba Hidráulica
Alumno: Cristian Lagos Cordero
Tabla Costo Potencia Eléctrica v/sCaudal para 3400 [rpm]
N° Qr [m3/h] Nele [$kWh]
1 0,000 1121796
2 3,420 1192666
3 6,984 1277856
4 10,296 1357171
5 13,572 1520208
6 17,028 1689120
7 20,556 1841875
8 23,760 1841875
9 27,180 1982880
10 30,816 2065500
11 34,236 2148120
1000000
1200000
1400000
1600000
1800000
2000000
2200000
0 5 10 15 20 25 30 35
N e l e [ $ k W h ]
Qr [m3/h]
Tabla Costo Potencia Eléctrica v/s Caudal para 3400 [rpm]
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 15/28
Universidad de Santiago de Chile – USACH –
Departamento de Ingeniería Mecánica
13
IEMV – Laboratorio de Equipos e Instalaciones Térmicas e Hidráulicas 9562 – E950 Ensayo de Bomba Hidráulica
Alumno: Cristian Lagos Cordero
Objetivo 3
Tabla Rendimiento Motorpara 2200 [rpm]
N°Ne
[HP]Nele[hp]
1 0,733 1,23
2 0,825 1,24
3 0,917 1,24
4 0,917 1,55
5 1,008 1,55
6 1,100 1,86
7 1,192 1,868 1,283 1,87
9 1,375 1,87
10 1,467 2,21
11 1,467 2,23
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6
N e [ H P ]
Nele [HP]
Rendimiento Motor para 2200 [rpm]
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 16/28
Universidad de Santiago de Chile – USACH –
Departamento de Ingeniería Mecánica
14
IEMV – Laboratorio de Equipos e Instalaciones Térmicas e Hidráulicas 9562 – E950 Ensayo de Bomba Hidráulica
Alumno: Cristian Lagos Cordero
Rendimiento Motorpara 3400 [rpm]
N°Ne
[HP]Nele[hp]
1 2,692 4,10
2 2,833 4,36
3 3,117 4,67
4 3,400 4,96
5 3,683 5,55
6 4,108 6,17
7 4,533 6,738 4,817 6,73
9 5,100 7,24
10 5,242 7,54
11 5,667 7,85
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
8,0
8,5
2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0
N e [ H P ]
Nele [HP]
Rendimiento Motor para 3400 [rpm]
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 17/28
Universidad de Santiago de Chile – USACH –
Departamento de Ingeniería Mecánica
15
IEMV – Laboratorio de Equipos e Instalaciones Térmicas e Hidráulicas 9562 – E950 Ensayo de Bomba Hidráulica
Alumno: Cristian Lagos Cordero
Objetivo 4
Tabla Presión de Salida v/s Caudalpara 2200 [rpm]
N°Qr
[m³/s]Ps
[bar]
1 0,00000 1,40
2 0,00062 1,40
3 0,00122 1,40
4 0,00180 1,40
5 0,00244 1,40
6 0,00306 1,40
7 0,00365 1,37
8 0,00427 1,30
9 0,00487 1,20
10 0,00557 1,20
11 0,00607 1,10
1,00
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
1,45
0,000 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007
P s [ b a r ]
Qr [m3/s]
Presión de Salida v/s Caudal para 2200 [rpm]
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 18/28
Universidad de Santiago de Chile – USACH –
Departamento de Ingeniería Mecánica
16
IEMV – Laboratorio de Equipos e Instalaciones Térmicas e Hidráulicas 9562 – E950 Ensayo de Bomba Hidráulica
Alumno: Cristian Lagos Cordero
Tabla Presión de Salida v/s Caudalpara 3400 [rpm]
N°Qr
[m³/s]Ps
[bar]
1 0,00000 3,60
2 0,00095 3,60
3 0,00194 3,50
4 0,00286 3,40
5 0,00377 3,40
6 0,00473 3,40
7 0,00571 3,308 0,00660 3,20
9 0,00755 3,10
10 0,00856 2,90
11 0,00951 2,80
2,50
2,70
2,90
3,10
3,30
3,50
3,70
0,000 0,002 0,004 0,006 0,008 0,010
P s [ b a r ]
Qr [m3/s]
Presión de Salida v/s Caudal para 3400 [rpm]
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 19/28
Universidad de Santiago de Chile – USACH –
Departamento de Ingeniería Mecánica
17
IEMV – Laboratorio de Equipos e Instalaciones Térmicas e Hidráulicas 9562 – E950 Ensayo de Bomba Hidráulica
Alumno: Cristian Lagos Cordero
6. Discusión de los resultados, conclusiones y observaciones personales
Objetivo 1“Graficar y analizar curvas características d funcionamiento para 2200 [rpm] y 3400 [rpm]”
Se observa que el Hm (altura manométrica) es mayor para 3400 [rpm], ya que con estas rpm, se podría
elevar una mayor cantidad de líquido a una altura mayor. Se cumple además que a medida que
aumenta el caudal, la altura manométrica va decreciendo debido al peso del líquido mismo, lo que
requeriría mayor energía mecánica.
Respecto al rendimiento, se aprecia que también que a 3400 [rpm] se logra el mejor desempeño de la
bomba. Dejando de lado esto, en ambas condiciones de “rpm”, se aprecia un crecimiento en el
aumento del rendimiento, dato esperado ya que la energía requerida para mover el agua, es menor
respecto al caudal medido.
Respecto a la potencia mecánica, se observa que el comportamiento de la curva en ambas condiciones
es similar, donde la diferencia de caudales está dado por las “rpm”.
Objetivo 2“Graficar y analizar la variación de la potencia eléctrica con el caudal” Se aprecia, como era de esperar, un aumento en la potencia requerida para empujar un mayor caudal.
Por otra parte, y por una cuestión de proporcionalidad directa, el costo económico también aumenta.
Sin embargo, para la condición de 3400 [rpm] el costo de empuje de caudal es mayor en comparación
con la otra condición.
Objetivo 3“Graficar y analizar la variación de la potencia mecánica con la potencia eléctrica” Se observa que para 2200 [rpm] el comportamiento es errático, y por lo mismo no es la condición ideal
de funcionamiento. Para las 3400 [rpm], se observa un comportamiento proporcional del aumento de
la potencia eléctrica vs la potencia en el eje.
Objetivo 4“Graficar y analizar la variación de la presión en la descarga con el caudal de la bomba” En la condición de 2200 [rpm], observa que la presión en la salida de la turbina se mantiene en una
mayor cantidad de caudales. En cambio, para la condición de 3400, decrece inmediatamente. Esto seproduce por la pérdida de carga, debido a la velocidad de giro del rodete el cual genera turbulencias.
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 20/28
Universidad de Santiago de Chile – USACH –
Departamento de Ingeniería Mecánica
18
IEMV – Laboratorio de Equipos e Instalaciones Térmicas e Hidráulicas 9562 – E950 Ensayo de Bomba Hidráulica
Alumno: Cristian Lagos Cordero
7. Apéndice
a)
Teoría del experimento
Bomba Centrifuga
La bomba centrífuga, también denominada bomba rotodinámica, es actualmente la máquina más
utilizada para bombear líquidos en general. Las bombas centrífugas son siempre rotativas y son un tipo
de bomba hidráulica que transforma la energía mecánica de un impulsor en energía cinética o de
presión de un fluido incompresible. El fluido entra por el centro del rodete, que dispone de unos
álabes para conducir el fluido, y por efecto de la fuerza centrífuga es impulsado hacia el exterior,
donde es recogido por la carcasa o cuerpo de la bomba. Debido a la geometría del cuerpo, el fluido es
conducido hacia las tuberías de salida o hacia el siguiente rodete. Son máquinas basadas en la
Ecuación de Euler.
Las Bombas Centrífugas se pueden clasificar de diferentes maneras:
Por la dirección del flujo en: Radial, Axial y Mixto.
Por la posición del eje de rotación o flecha en: Horizontales, Verticales e Inclinados.
Por el diseño de la coraza (forma) en: Voluta y las deTurbina.
Por el diseño de la mecánico coraza en: Axialmente Bipartidas y las Radialmente Bipartidas.
Por la forma de succión en: Sencilla y Doble.
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 21/28
Universidad de Santiago de Chile – USACH –
Departamento de Ingeniería Mecánica
19
IEMV – Laboratorio de Equipos e Instalaciones Térmicas e Hidráulicas 9562 – E950 Ensayo de Bomba Hidráulica
Alumno: Cristian Lagos Cordero
En el laboratorio se utilizará un equipo motogenerador para entregar, a través de su eje, energía
mecánica a la bomba, tal como se muestra en el siguiente esquema:
Representación gráfica de un sistema de bombeo
Energía Mecánica Energía Hidráulica Mecánica
Pérdidas
BOMBA
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 22/28
Universidad de Santiago de Chile – USACH –
Departamento de Ingeniería Mecánica
20
IEMV – Laboratorio de Equipos e Instalaciones Térmicas e Hidráulicas 9562 – E950 Ensayo de Bomba Hidráulica
Alumno: Cristian Lagos Cordero
Curva de descarga
Para determinar experimentalmente la relación Hm vs Q correspondiente a las RPM dadas, se ha de
colocar un manovacuómetro en la entrada y un manómetro en la salida de la bomba. En la tubería desalida, aguas abajo del manómetro, se instala una llave de paso que regula el caudal. La velocidad de
rotación en el experimento será controlada por medio de un panel de control. La curva que se obtiene
corta el eje (Q = 0) en un punto en el que la bomba funciona como agitador, elevando un caudal nulo.
Esta situación se consigue cerrando totalmente la llave de paso en el origen de la tubería de salida.
Para las bombas centrifugas la curva de potencia se podrá ver de la siguiente forma (graficando Hm vs
Qbomba)
Curva del rendimiento de bomba
El rendimiento de la bomba es la relación entre la potencia hidráulica de la bomba y la potencia
mecánica de la bomba. Este es, en general, suministrado por los fabricantes de la bomba, y consideralas pérdidas por fugas (rendimiento volumétrico) y por rozamientos en ejes y caras del impulsor
(rendimiento mecánico). El rendimiento es nulo para un caudal nulo y para un caudal máximo. Entre
ambos el rendimiento varía, alcanzando el máximo en un punto correspondiente a un cierto caudal,
llamado caudal nominal de la bomba, que es aquel para el cual ha sido diseñada la bomba.
Curva de Potencia Hidráulica
En la teoría, la potencia suministrada por la bomba será:
=
∙ ∙
76 ; []
Donde:
→ Potencia hidráulica de la bomba [HP]
→ Peso específico [kg/m³]
→ Caudal de la bomba [m³/s]
→ Altura neta [mca]
En la práctica, las pérdidas por rozamiento hidráulico, mecánico y las posibles fugas dan lugar a que la
potencia al freno P absorbida al motor por el eje de la bomba difiere de . Su valor se obtiene en
laboratorio mediante un dinamómetro, se tiene que:
= ∙
2400; []
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 23/28
Universidad de Santiago de Chile – USACH –
Departamento de Ingeniería Mecánica
21
IEMV – Laboratorio de Equipos e Instalaciones Térmicas e Hidráulicas 9562 – E950 Ensayo de Bomba Hidráulica
Alumno: Cristian Lagos Cordero
Donde:
→ Potencia mecánica del motor [HP]
→ Torque en el eje del motor [kgf]
→ Velocidad de rotación del eje [rpm]
Siendo F el par resistente de la bomba. La relación entre la potencia hidráulica (Psalida) y la potencia al
freno (Pentrada) mide el rendimiento global. Se determina a partir de la ecuación:
ɳ =
∙ 100 = %
Representación gráfica de las curvas características
Caudalimetro magnético
Un caudalímetro es un instrumento de medida para la medición de caudal o gasto volumétrico de un
fluido o para la medición del gasto másico. Estos aparatos suelen colocarse en línea con la tubería que
transporta el fluido. También suelen llamarse medidores de caudal, medidores de flujo o flujómetros.
Existen versiones mecánicas y eléctricas. Un ejemplo de caudalímetro magnético los cuales están
basados en la fuerza de Lorentz (que experimentan cargas moviéndose en el seno de un campomagnético), de la que se deriva que el voltaje inducido a través de un conductor que se desplaza
transversal a un campo magnético es proporcional a la velocidad del conductor. Aplicando un campo
magnético a una tubería (en una zona con un recubrimiento interior aislante) y midiendo la diferencia
de potencial (voltaje) de extremo a extremo de un diámetro de la tubería. Este sistema es muy poco
intrusivo pero solo funciona con líquidos que tengan algo de conductividad eléctrica. Es de muy bajo
mantenimiento ya que no tiene partes móviles.
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 24/28
Universidad de Santiago de Chile – USACH –
Departamento de Ingeniería Mecánica
22
IEMV – Laboratorio de Equipos e Instalaciones Térmicas e Hidráulicas 9562 – E950 Ensayo de Bomba Hidráulica
Alumno: Cristian Lagos Cordero
b) Desarrollo de cálculos
Todos los valores obtenidos en la presente experiencia fueron calculados con el software Microsoft
EXCEL.
A continuación, sólo se muestran las fórmulas utilizadas en la experiencia en la obtención de los
valores requeridos para determinar los objetivos planteados por el profesor.
Altura manométrica Hm de la bomba
Es la energía que la bomba entrega al flujo y se obtiene de la siguiente expresión:
= −
+
−
2+ −
Como las velocidades y las alturas son despreciables, la expresión queda de la siguiente forma:
= −
, ⇒ = ( − ) ∙ []
Donde:
→ Presión en la salida de la bomba [bar]
→ Presión en la entrada de la bomba [bar]
→ Factor de conversión de bar a mca
Potencia mecánica
= ∙
⇒ =
∙
2400; []
Donde:
→ Torque en el eje del motor [kgf]
→ Velocidad de rotación del eje [rpm]
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 25/28
Universidad de Santiago de Chile – USACH –
Departamento de Ingeniería Mecánica
23
IEMV – Laboratorio de Equipos e Instalaciones Térmicas e Hidráulicas 9562 – E950 Ensayo de Bomba Hidráulica
Alumno: Cristian Lagos Cordero
Potencia hidráulica de la bomba
= ∙ ∙
76
; []
Donde:
→ Peso específico del fluido [kg/m³]
→ Caudal de la bomba [m³/s]
→ Altura manométrica [mca]
Rendimiento de la Bomba
ɳ =
∙ 100 = %
→ Potencia hidráulica de la bomba [HP]
→ Potencia mecánica del motor [HP]
Potencia eléctrica del motor
= ∙ ; []
ó
= ∙
;[]
Donde:
→ Tensión en el motor [volt]
→ Corriente en el motor [amp] → factor de conversión de watts a HP
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 26/28
Universidad de Santiago de Chile – USACH –
Departamento de Ingeniería Mecánica
24
IEMV – Laboratorio de Equipos e Instalaciones Térmicas e Hidráulicas 9562 – E950 Ensayo de Bomba Hidráulica
Alumno: Cristian Lagos Cordero
c) Tablas de valores obtenidos y calculados
Valores medidos para una condición de trabajo de 2200 [rpm]
Valores medidos a 2200 [rpm]
N°Qp
[L/s]Qp
[m3/s]Qr
[L/s]Qr
[m3/s]Pe
[bar]Ps
[bar]F
[kgf]T
[°C]V
[volt]I
[amp]
1 0,00 0,00000 0,00 0,00000 -0,61 1,40 0,8 16,6 230 4
2 0,62 0,00062 0,62 0,00062 -0,62 1,40 0,9 16,6 231 4
3 1,23 0,00123 1,22 0,00122 -0,62 1,40 1,0 16,6 231 4
4 1,84 0,00184 1,80 0,00180 -0,62 1,40 1,0 16,5 231 5
5 2,45 0,00245 2,44 0,00244 -0,64 1,40 1,1 16,5 231 5
6 3,06 0,00306 3,06 0,00306 -0,65 1,40 1,2 16,5 231 6
7 3,67 0,00367 3,65 0,00365 -0,66 1,37 1,3 16,5 231 6
8 4,28 0,00428 4,27 0,00427 -0,68 1,30 1,4 16,5 232 6
9 4,89 0,00489 4,87 0,00487 -0,68 1,20 1,5 16,5 233 6
10 5,50 0,00550 5,57 0,00557 -0,70 1,20 1,6 16,4 235 7
11 6,11 0,00611 6,07 0,00607 -0,72 1,10 1,6 16,3 238 7
Valores medidos para una condición de trabajo de 3400 [rpm]
Valores medidos a 3400 [rpm]
N°Qp
[L/s]Qp
[m3/s]Qr
[L/s]Qr
[m3/s]Pe
[bar]Ps
[bar]F
[kgf]T
[°C]V
[volt]I
[amp]
1 0,00 0,00000 0,00 0,00000 -0,61 3,60 1,9 17,5 235 13
2 0,95 0,00095 0,95 0,00095 -0,62 3,60 2,0 17,5 232 14
3 1,90 0,00190 1,94 0,00194 -0,64 3,50 2,2 17,4 232 15
4 2,85 0,00285 2,86 0,00286 -0,64 3,40 2,4 17,3 231 16
5 3,80 0,00380 3,77 0,00377 -0,67 3,40 2,6 17,3 230 18
6 4,75 0,00475 4,73 0,00473 -0,69 3,40 2,9 17,3 230 20
7 5,70 0,00570 5,71 0,00571 -0,72 3,30 3,2 17,2 228 22
8 6,65 0,00665 6,60 0,00660 -0,78 3,20 3,4 17,1 228 22
9 7,60 0,00760 7,55 0,00755 -0,80 3,10 3,6 17,0 225 24
10 8,55 0,00855 8,56 0,00856 -0,84 2,90 3,7 16,9 225 25
11 9,50 0,00950 9,51 0,00951 -0,90 2,80 4,0 16,8 225 26
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 27/28
Universidad de Santiago de Chile – USACH –
Departamento de Ingeniería Mecánica
25
IEMV – Laboratorio de Equipos e Instalaciones Térmicas e Hidráulicas 9562 – E950 Ensayo de Bomba Hidráulica
Alumno: Cristian Lagos Cordero
Valores calculados para una condición de trabajo de 2200 [rpm]
Valores calculados para 2200 [rpm]
N°Hm
[mca]Ne
[HP]Nh
[HP]rend
bombNele
[watt]Nele[HP]
Ps[mca]
rendmotor
1 20,502 0,733 0,000 0,000 920 1,23 14,28 0,59
2 20,604 0,825 0,168 0,204 924 1,24 14,28 0,67
3 20,604 0,917 0,331 0,361 924 1,24 14,28 0,74
4 20,604 0,917 0,488 0,532 1155 1,55 14,28 0,59
5 20,808 1,008 0,668 0,663 1155 1,55 14,28 0,65
6 20,910 1,100 0,842 0,765 1386 1,86 14,28 0,597 20,706 1,192 0,994 0,834 1386 1,86 13,97 0,64
8 20,196 1,283 1,135 0,884 1392 1,87 13,26 0,69
9 19,176 1,375 1,229 0,894 1398 1,87 12,24 0,73
10 19,380 1,467 1,420 0,968 1645 2,21 12,24 0,66
11 18,564 1,467 1,483 1,011 1666 2,23 11,22 0,66
Valores calculados para una condición de trabajo de 3400 [rpm]
Valores calculados para 3400 [rpm]
N°Hm
[mca]Ne
[HP]Nh
[HP]rend
bombNele
[watt]Nele[HP]
Ps[mca]
rendmotor
1 42,942 2,692 0,000 0,000 3055 4,10 36,72 0,66
2 43,044 2,833 0,538 0,190 3248 4,36 36,72 0,65
3 42,228 3,117 1,078 0,346 3480 4,67 35,70 0,67
4 41,208 3,400 1,551 0,456 3696 4,96 34,68 0,69
5 41,514 3,683 2,059 0,559 4140 5,55 34,68 0,66
6 41,718 4,108 2,596 0,632 4600 6,17 34,68 0,67
7 41,004 4,533 3,081 0,680 5016 6,73 33,66 0,67
8 40,596 4,817 3,525 0,732 5016 6,73 32,64 0,729 39,780 5,100 3,952 0,775 5400 7,24 31,62 0,70
10 38,148 5,242 4,297 0,820 5625 7,54 29,58 0,69
11 37,740 5,667 4,722 0,833 5850 7,85 28,56 0,72
7/23/2019 Ensayo de Bomba Hidraulica
http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-bomba-hidraulica 28/28
Universidad de Santiago de Chile – USACH –
Departamento de Ingeniería Mecánica
26
d) Bibliografía empleada
-
Guía de Laboratorio Experiencia E950
- Apuntes de Introducción al laboratorio de Maquinas Hidráulicas, Profesor Guillermo Aránguiz.