Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Prepara tus exámenes con los documentos que comparten otros estudiantes como tú en Docsity
Encuentra los documentos específicos para los exámenes de tu universidad
Estudia con lecciones y exámenes resueltos basados en los programas académicos de las mejores universidades
Responde a preguntas de exámenes reales y pon a prueba tu preparación
Consigue puntos base para descargar
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Comunidad
Pide ayuda a la comunidad y resuelve tus dudas de estudio
Ebooks gratuitos
Descarga nuestras guías gratuitas sobre técnicas de estudio, métodos para controlar la ansiedad y consejos para la tesis preparadas por los tutores de Docsity
todo lo detallado de los laboratorios
Tipo: Apuntes
1 / 14
Esta página no es visible en la vista previa
¡No te pierdas las partes importantes!
Generales: Determinar la eficiencia del sistema Calcular la presión máxima Hallar la potencia hidráulica Evaluar el máximo valor de energía mecánica con el máximo caudal Específicos: Determinar la potencia mecánica y eléctrica de los caudales
cercano a 1 Determinar la presión en la succión y en la descarga Hallar la altura dinámica total y graficarla vs el caudal (la curva característica de la bomba real) Determinar la potencia hidráulica y graficarla vs el caudal
Caudal (Q): Es el volumen de fluido manejado por unidad de tiempo. El caudal se puede expresar como el producto de la velocidad del fluido por el área transversal del ducto por el cual fluye:
Dónde: Q: caudal v: Velocidad del fluido. A: Área transversal de la tubería. V: Volumen. T: Tiempo. Altura de la Bomba (H). Dónde: Ps∶ Presión en la brida de la entrada Pd ∶ Presión en la brida de la salida Hm ∶ Altura manométrica (Distancia entre el centro de los manómetros de entrada y salida) Cs∶ Velocidad del líquido en la tubería succión Cd ∶ Velocidad del líquido en la tubería descarga Para nuestro caso la altura de la bomba será dado por: Rendimiento de la Bomba. Es la relación entre la potencia hidráulica de la bomba y la potencia mecánica de la misma. Por lo tanto, la fórmula para calcular la potencia mecánica o de freno de la bomba resulta entonces:
Dónde: η ∶ Rendimiento de la bomba Nm ∶ Potencia mecánica de la bomba Nh ∶ Potencia hidráulica de la bomba Curvas características Columna – Capacidad Toda bomba centrífuga tiene, para una velocidad y un diámetro particulares de impulsor cuando manipula un líquido de variación de viscosidad despreciable, una curva de operación, la cual indica la relación entre la columna (o presión) desarrollada por la bomba, y el flujo a través de la bomba. Como podemos ver, a medida que la capacidad aumente, la columna total que es capaz de desarrollar la bomba se reduce. En general la columna más alta que es capaz de desarrollar una bomba centrífuga es a un punto donde no hay flujo a través de la bomba; esto es cuando la válvula de descarga está completamente cerrada. Hay que recordar que estas curvas de operación están basadas en una velocidad, diámetro de impulsor y viscosidad particulares. En general, la viscosidad a la cual se dan las curvas características es la viscosidad del agua a 25 ⁰C Potencia suministrada – Capacidad Para operar a la capacidad deseada, encontramos que debemos suministrar cierta energía a la bomba (potencia suministrada o BHP). Entonces, podemos graficar una curva representando la relación entre la capacidad y la potencia suministrada, nuevamente basada en los factores constantes previamente definidos. Para bombas centrífugas generalmente la potencia suministrada incrementa con un incremento en la capacidad Figura 1. Curvas de la bomba
perturbación, elemento o dispositivo que modifique las condiciones regulares del flujo origina una pérdida de energía, llamada perdida de energía localizada y que se lleva a cabo en un tramo relativamente corto de tuber
Figura 2. Sistema
Para la tabla mostrada posteriormente se realizaron algunos cálculos con el fin de dejar todos los datos suministrados en el montaje en el mismo sistema de unidades para así, poder realizar los respectivos cálculos y cumplir los objetivos de la práctica. Conversión de unidades. Distancia del brazo X [ cm ] → [ m ] = X [ cm ]∗ ( 1 [ m ] 100 [ cm ] ) Velocidad angular X [ RPM ] → (^) [
s ] = X [ RPM ]∗ (
1 [ RPM ] )
(
60 [ seg ] ) Presión en la sección X [ mmHg ] → [ Pa ]= 13600 [
(^3) ]∗9.81[
(^2) ]∗ x^ [ mHg ]
Con los datos tenidos en el sistema internacional se procede a realizar los cálculos de la potencia mecánica, potencia eléctrica, la eficiencia 1, la altura dinámica total, potencia hidráulica y finalmente la eficiencia 2 del sistema. Para el calculo de la potencia mecánica se calcula el torque ejercido en el sistema y se multiplica por la velocidad angular PM [ W ]= T [ N. m ]∗ ω
torque velocidad angular potencia mecánica N.m rad/s W 1,16 359,4 415, 1,12 358,5 402, 1,36 357,0 485, 1,49 355,1 528, 1,58 354,2 559, 1,64 352,2 577, 1,71 351,5 601, 1,75 350,3 613, 1,77 349,9 619, 1,90 330,6 626, tabla 3. potencia mecánica del sistema Para el cálculo de la potencia eléctrica se conoce que el sistema trabaja a 1200rev/kW por hora y se toma el tiempo para 3 revoluciones, este se deja expresado en W (vatios) PE [ W ] =
t [ h ]
potencia eléctrica W 743, 807, 834, 888, 923, 958, 969, 976, 1032, 1224, tabla 4. Potencia eléctrica del sistema Para la eficiencia 1 se da uso de
El valor del sistema será el promedio de los días caudales realizados. eficiencia 1 adm 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, Para la altura dinámica total H (^) DT [ m ]=
[
(^3) ] Donde el peso especifico tiene un valor de 9810M/m^3 altura dinámica m 27, 26, 25, 23, 21, 18, 16, 14, 12, 10, tabla 6. altura dinámica curva característica de la bomba altura dinámica (m) caudal (m^3 /s) 27,90 0, 26,56 0, 25,12 0, 23,00 0, 21,56 0, 18,01 0, 16,59 0, 14,80 0, 12,27 0, 10,08 0, tabla 7. curva característica Tabla 5. Eficiencia n El cuadro verde nos indica el promedio de todas eficiencias calculadas en la practica Esta tiene un valor cercano a 1 lo cual nos indica que se puede usar la energía transformada para el uso que se quiera. 0 2 4 6 8 10 12 0 2 4 6 8 10 12 Chart Title caudal (m3/s) altura dinamica (m)
potencia hidráulica potencia mecánica^ eficiencia W W^ adm 0,00 415,321^ 0,0% 33,87 402,617^ 8,4% 76,40 485,792^ 15,7% 124,11 528,609^ 23,5% 164,94 559,08^ 29,5% 194,39 577,493^ 33,7% 198,61 601,141^ 33,0% 201,77 613,494^ 32,9% 196,19 619,058^ 31,7% 176,01 626,62^ 28,1% tabla 9. eficiencia 2 eficiencia caudales adm m (^3) /s 0,0% 0 8,4% 0, 15,7% 0, 23,5% 0, 29,5% 0, 33,7% 0, 33,0% 0, 32,9% 0, 31,7% 0, 28,1% 0, tabla 10. grafica eficiencia 2 El sistema trabajado alcanza una eficiencia máxima del paso de energía mecánica a hidráulica de un aproximado al 34% en caudales cerca de los 1.1LPS, entre o menos caudal de este valor, la eficiencia decaerá.
Para el sistema de bombas hidráulicas que se encuentra en la escuela colombiana de ingeniería julio garabito, al ser someterla a diferentes caudales podemos tener eficiencias del 0.58 de un paso de energía eléctrica a energía potencial (eficiencia del motor), es bastante buena ya que al estar cercana a 1 significa que no hay muchas perdidas de energía en el procedimiento de paso entre energías. La presión máxima del sistema es de 27.9m que decae linealmente al aumentar el caudal en el sistema por las pérdidas de fricción, esta nos puede dar el rango de operación de la bomba que a mayor altura menor valor del caudal se tendrá. La potencia mecánica y potencia eléctrica aumentan a medida que hay un paso de aguas de mayor velocidad en el sistema, pero la potencia hidráulica tiene un tope, con un valor de 202W aproximadamente que corresponde al máximo valor de energía de flujo proporcionado por la bomba. 0 0 0 0.0% 5.0% 10.0% 15.0% 20.0% 25.0% 30.0% 35.0% 40.0% eficiencia 2 del sistema caudales (m3/s) eficiencia 2
El máximo valor de energía mecánica transformado a hidráulica por la bomba es de un 34% y se da a caudales máximo de 1.1LPS
