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Práctica de laboratorio integral, bomba centrífuga
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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Asignatura: Laboratorio Integral Presentan: Fernando Miguel Ku Cen Frida Joseline Rejón Sánchez Facilitador:
Objetivos:
Introducción Una bomba centrífuga es un tipo de bomba hidráulica que transforma la energía mecánica de un impulsor rotatorio llamado rodete en energía cinética y potencial requeridas. 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, que por el contorno su forma lo conduce hacia la salida o hacia el siguiente rodete. Las bombas no producen variaciones apreciables de la densidad del fluido, por lo que su flujo se puede considerar incomprensible, siéndole aplicable las ecuaciones para dicho tipo de flujo. En cualquiera de estas máquinas, deberá distinguirse siempre entre el motor primario que comunica a la máquina la potencia necesaria y el órgano que realmente comunica la citada energía al fluido, que es la propiamente denominada bomba. La forma de impulsión puede ser de dos tipos, por desplazamiento volumétrico del fluido (bombas de desplazamiento positivo o volumétricas), el líquido es confinado en un cierto espacio de la bomba, donde se le comunica la energía, siendo luego desplazado hasta la zona de expulsión, o por la acción de una fuerza centrífuga (bombas centrífugas), el líquido circula libremente a su través y recibe la energía por acción de la fuerza centrífuga que le comunica un disco giratorio a gran velocidad, son las más extensamente utilizadas y la de nuestra práctica es de este tipo. Se caracterizan por su gran versatilidad, bajo coste, fácil diseño, operación y mantenimiento. Pueden proporcionar caudales variables. No producen pulsación de descarga, pueden trabajar en un amplio intervalo de presiones y caudales, para una misma velocidad de giro, y la presión de descarga es función de la densidad del fluido bombeado. Para la adecuada utilización de una bomba centrífuga resulta necesario conocer la variación de determinadas magnitudes, presión de descarga, potencia suministrada y rendimiento obtenido para cada valor de caudal. Esta variaciones se expresan de forma gráfica para cada tipo de bomba, lo que constituyen las determinadas curvas características de la bomba centrífuga considerada. ● H - Q: Variación de la carga total (en metros de líquido) frente al caudal (m3/min). ● Na - Q: Variación de la potencia al freno (en C.V.) frente al caudal. ● Rto - Q: Rendimiento frente a caudal. El objeto de esta práctica es la realización de un ensayo elemental de bomba, consistente en la obtención de las curvas características de la bomba manteniéndose constante el número de revoluciones, frecuencia de giro de la bomba y variando el caudal. Los datos que se necesitan para la representación se hallan empleando el balance de energía siguiente:
Marco Teórico Bomba Centrífuga Una bomba centrífuga es un tipo de bomba hidráulica que sirve para transformar la energía mecánica de un impulsor o rodete en energía cinética o de presión de un fluido incompresible. Por lo tanto, la bomba centrífuga convierte la energía con la que es accionada, en este caso mecánica, en energía hidráulica. Funcionamiento de la bomba centrífuga El fluido que se bombea entra continuamente a través de la boquilla de succión de la bomba en el centro del impulsor. A partir de aquí, se acelera en dirección radial hasta el borde del impulsor, donde drena hacia la carcasa. La corriente de fluido se acelera por el empuje que las palas del impulsor, gracias a su curvatura, transmiten a la corriente misma. De esta manera, el fluido adquiere energía, principalmente en forma de un aumento en su velocidad promedio (energía cinética). Dentro de la carcasa, el líquido se ralentiza adecuadamente gracias a la sección de crecimiento gradual en la dirección del movimiento. Un aumento de sección como este generalmente se obtiene diseñando la parte periférica de la carcasa (aireador de tubo) en forma de espiral con una sección transversal (generalmente una forma circular, trapezoidal o rectangular) que varía desde cero hasta el valor de la descarga de la boquilla de selección. De esta manera, la energía cinética retenida por el fluido se convierte en energía de presión. La carcasa, desde la parte opuesta a la boquilla de succión, se cierra con la tapa. En la sección central de la cubierta, donde se encuentra el paso del eje, hay una cámara donde se aloja el sello del eje. El sellado entre la zona de alta presión (dentro de la carcasa) y la
zona de baja presión (boquilla de succión) se logra a través de un espacio muy reducido creado entre el impulsor y la carcasa. El impulsor y el eje están en voladizo por dos cojinetes ubicados en el exterior de la carcasa en un soporte especial. Tipos de Bombas Centrífugas: Con Impulsor Cerrado Este tipo de impulsor generalmente tiene de 5 a 7 palas, cuyo tamaño mínimo es de 125 mm y el tamaño máximo es de 550 mm. Las palas tienen una curva simple hacia atrás con un movimiento radial en las bombas, típicamente con un número bajo (cabezas altas y flujos de bajo volumen). Las bombas con un número alto (cabezas bajas y flujos de alto volumen) pueden tener una curva doble hacia atrás con movimiento semi-axial. Las cuchillas están completamente cerradas entre el disco del cubo y el disco de la corona. La eficiencia de este tipo de impulsor varía de 0.6 para los impulsores más pequeños a 0.83 para los impulsores más grandes. Este tipo de impulsor es adecuado para líquidos limpios o aquellos que contienen impurezas ligeras. Ventajas de las bombas centrífugas Algunas ventajas de estas bombas centrífugas son: ● No tienen órganos articulados y los mecanismos de acoplamiento son muy sencillos. ● Para una operación definida, el gasto es constante y no se requiere dispositivo regulador. ● Se adaptan con facilidad a muchas circunstancias. ● El peso es muy pequeño y dimensiones reducidas. ● El mantenimiento y pieza de recambio reducidos. ● Coste ajustado. ● La incorporación de variadores de velocidad permite mayor eficiencia. ● Los sistemas de bombeo completos son suministrados según las necesidades.
● Verticales El eje de rotación se encuentra en posición vertical. ● Inclinados El eje de rotación está inclinado Otras clasificaciones: ● Por el diseño de la coraza (forma) en: voluta y las de turbina. ● Por la forma de succión en: sencilla y doble. Partes de una bomba centrífuga Los elementos constructivos que conforman una bomba centrífuga son: ● Carcasa: Parte que protege a todos los mecanismos internos que permiten el accionar de la bomba. Son elaboradas con variados materiales según su finalidad, como es en base a hierro fundido si se usará par bombear agua potable, o de acero inoxidable o de bronce si se pretende bombear un líquido que es muy corrosivo ● Entrada y Salida: conductos por donde circula el agua. El de entrada se conoce como tubería de aspiración y el de salida como tubería de impulsión.
● Impulsor o rodete. Dispositivos usados para impulsar el agua contenida en la carcasa. Están formados por una serie de álabes de diversas formas que giran dentro de una carcasa circular. El rodete va unido solidariamente al eje y es la parte móvil de la bomba. ● Difusor: el difusor junto con el rodete, están encerrados en una cámara, llamada carcasa o cuerpo de bomba. El difusor está formado por unos álabes fijos divergentes, que al incrementarse la sección de la carcasa, la velocidad del agua irá disminuyendo lo que contribuye a transformar la energía cinética en energía de presión, mejorando el rendimiento de la bomba. ● Eje: Elemento que sostiene el impulsor para que gire sobre este con la fuerza del motor. Según la posición del eje en bombas de eje horizontal y bombas de eje vertical. ● Cojinetes o rodamientos: Piezas que sostienen adecuadamente el eje del impulsor ● Motor: componente fundamental de la bomba centrífuga que permite mover el eje y a su vez el impulsor para conseguir el movimiento del agua. Según su potencia, podrá movilizar más agua en menos tiempo. ● Panel de control: dispositivo que permite el accionamiento de la bomba.
Conclusión Una bomba centrífuga es una bomba hidráulica que convierte la energía mecánica de un impulsor giratorio en la energía cinética y potencial requerida. Aunque la fuerza centrífuga generada depende de la velocidad alrededor del impulsor y la densidad del líquido, la energía aplicada por unidad de masa de líquido es independiente de la densidad del líquido. Las bombas centrífugas se caracterizan por la capacidad de transferir energía a fluidos (especialmente líquidos) mediante la acción de un campo de fuerza centrífuga. Su objetivo principal es entregar fluidos aumentando la presión. En este trabajo se ilustran los principales componentes de una bomba centrífuga horizontal, sus funciones y su rol en una bomba centrífuga al igual que se pudo crear una bomba centrífuga casera con un motor para que pueda levantar el agua a presión. Las conclusiones finales que se pueden sacar de esta experiencia de bombas centrífugas son que los fluidos absorben y aumentan su energía producto de las bombas, además se puede decir que este tipo de bomba trabaja de forma radial. Por último, los objetivos planteados en esta experiencia fueron ampliamente desarrollados, dejando muy en claro todo el funcionamiento y componentes de una bomba centrífuga.
● ¿Qué es una bomba centrífuga y cómo funciona? – Fesmex. (s. f.). https://www.fesmex.com.mx/article/que-es-una-bomba-centrifuga/ ● S. (2021, 20 julio). Bombas centrífugas y su uso en instalaciones hidráulicas. https://www.seguas.com/bombas-centrifugas-instalaciones-hidraulicas/
