Informe 3 Maquinas Termicas e Hidraulicas

Universidad de Santiago de ChileFacultad de ingenieríaDepartamento de ingeniería Mecánica

Departamento de Ingeniería MecánicaLaboratorio de Maquinas Térmicas e Hidráulicas

Alumnos: Magdiel Arias Martínez Felipe Liberona Labra

Código: E14 JIProfesor: Jorge LópezGrupo N°2Fecha de realización:18/10/2012Fecha de entrega informe: 26/10/2012Carrera: Ing. ejecución eléctrica (diurno)Asignatura: Maquinas Térmicas e Hidráulicas (11087)


Objetivos generales1. Reconocer la instalación, equipos e instrumental.

2. Establecer las curvas de altura versus caudal y rendimiento versus caudal para una

velocidad de régimen (n1) de 3300 RPM, representar ambas curvas en un único gráfico o

diagrama, especificando el par de altura y caudal para el rendimiento máximo en esa

velocidad.

3. A partir de la curva de n1 (3450 RPM) aplicar teoría de semejanza para predecir la curva

H-Q en una velocidad n2. Ejecutar físicamente el ensayo a velocidad n2 y representar en

un único diagrama H-Q ambas curvas de velocidad n2 para comparar y establecer

conclusiones.

4. Realizar ensayo a velocidad n3 y representar en un único diagrama H-Q las curvas

obtenidas por ensayos a n1, n2 (real) y n3; luego intentar construir las curvas

conchas o colinas con la información disponible.



IntroducciónEl informe desarrollado a continuación trata sobre el funcionamiento de las bombas

centrifugas y el comportamiento de las curvas características de la misma.

El informe se parte con el desarrollo experimental, que consiste en la explicación de las

actividades realizadas en el laboratorio, además se detallan las ecuaciones que servirán

para calcular los parámetros que nos permitan construir las curvas.

Luego se presentan los datos experimentales y los valores calculados de altura de bomba,

potencia hidráulica, potencia eléctrica, potencia mecánica y rendimiento de bomba, según

ecuaciones descritas anteriormente.

A petición del profesor, este informe no cuenta con el marco teórico acerca de bombas

centrifugas.

El método de análisis de datos será a continuación de cada grafica, por lo que la

conclusión será más breve, ya que no tiene el análisis descrito en la parte anterior.



Desarrollo experimentalLa experiencia de bombas centrifugas consistió en hacer funcionar una bomba en régimen

permanente, midiendo presión en la entrada y en la salida de la bomba, el caudal que esta genera,

la tensión aplicada a la máquina de inducción y su respectiva corriente.

Todos los valores medidos fueron determinador en función de un caudal específico que

normalizamos antes de iniciar las medidas, pero estos caudales, están en función de las Rpm que

la máquina de inducción presento.

En la máquina de inducción se fijaron dos medidas de Rpm, 3300 para la cual medimos un Qmax

de 9,17[L/s], con lo cual calculamos 7 caudales nominales para medir, análogamente cuando

fijamos la máquina de inducción a 2750 Rpm el caudal máximo fue 7,66[L/s]. Posteriormente a

estandarizar los caudales, precedimos a medir las variables antes mencionadas y a tabularlas.

Basándonos en la ecuación de Bernoulli deducimos la siguiente ecuación

Estas relaciones explican los resultados obtenidos en las tablas de valores que están mas adelante en el informe:

Altura de bomba

Debemos obtener el valor de Hb el cual está en función de las presiones de entrada (PE) y salida (PS) de la bomba y del peso específico del líquido.

H b=P2−P1γ H 2O



Potencia hidráulica

La fórmula para obtener la potencia Hidráulica de la bomba es

N H=γ∗Q∗H B

746[ HP ]

Potencia eléctrica

La fórmula para obtener potencia eléctrica es la siguiente

PE=V∗I [ W ]

Potencia mecánica

Nm= F∗n2400

[% ]

Rendimiento

η=N H

F∗n2400

[% ]

η=N H

0.98∗masa∗n2400

[% ]



Datos experimentalesLas tabla siguientes muestran los valores obtenidos mediante las mediciones que se realizaron durante la experiencia, valores de Rpm, caudal, presión, voltaje, corriente y PAR, agregando también los valores calculados de altura de bomba, potencia hidráulica, potencia eléctrica, potencia mecánica y rendimiento de bomba.

Tabla de valores para 3300[Rpm] en la máquina de inducción

Tabla de valores calculados de altura de bomba, potencia hidráulica, potencia eléctrica, potencia mecánica y rendimiento de bomba



Tabla para 2750[Rpm] en la máquina de inducción

Tabla de valores calculados de altura de bomba, potencia hidráulica, potencia eléctrica, potencia mecánica y rendimiento de bomba



Análisis Grafico de las tablasCurva de altura de bomba en función del caudal

Análisis: Podemos notar que la carga de la bomba disminuye notablemente al reducir sus Rpm en 550, para un mismo caudal, pero con solo el análisis de este grafico no es suficiente para dictaminar su punto de operación óptimo.

Curva del potencia hidráulica en función del caudal

Análisis: gracias a este grafico además podemos notar que al reducir las Rpm de la maquina impulsora, también se reduce la potencia hidráulica que la bomba entre al fluido. También podemos notar una tendencia lineal en las curvas, esto nos comprueba que la potencia es directamente proporcional al caudal, hasta cierto punto claro.



Curva de potencia eléctrica en función del caudal

Análisis: al igual que la potencia hidráulica entregada por la bomba, la potencia erétrica también presenta un comportamiento parcialmente lineal con respecto al creciente caudal. También es importante notar que la potencia eléctrica debe ser notoriamente menor que la potencia hidráulica dado que se deben considerar las correspondientes perdidas eléctricas en la máquina de inducción y las correspondientes perdidas mecánicas en la bomba. También podemos notar que al reducir las Rpm se reduce notablemente la potencia consumida por el sistema.



Curva de potencia mecánica en función del caudal

Análisis: al igual que en las anteriores curvas de potencia se puede notar la linealidad de la curva de potencia mecánica en función del caudal, que es lo que teóricamente debería corresponder.

Curvas de rendimiento de la bomba y altura de bomba en función del caudal

Curva para 3300[Rpm]



Análisis: el grafico de rendimiento de la bomba y altura de bomba nos da el punto óptimo de operación de la bomba, el cual está dado por la recta vertical que interseca el punto de rendimiento máximo, esto no dice cual es el caudal óptimo y la altura de bomba obtenida con el respectivo caudal. Este punto de operación es solamente para la bomba cuando esta funciona a 3300[Rpm], en el grafico siguiente determinaremos el punto de operación para la bomba a 2750 [Rpm]

Curva para 2750[Rpm]

Análisis: al igual que en el grafico anterior de altura de bomba y rendimiento, podemos obtener el punto de operación de la bomba, trazando la vertical en el punto de rendimiento máximo.



Análisis de semejanzaA partir de n1 calcular con leyes de semejanza n2:

n1n2

=√ H b1

H b2

→ n2=n1√ H b2

H b1

n1=3300RPM ,n2=2700RPM



Conclusionesel analisis de los resultados obtenidos fue realizado a continuacion de sus respectivos graficos, por lo que no viene al caso repetir los mencionado en esos puntos.

Estas conclusiones seran breves, por los motivos mencionados anteriormente.

En cuanto a las perdidas en el sistema, podemos mencionar que los factores que inducen a estas son el mal estado de, los elementos en las tuberias, los instrumentos de medida, los motores y cableado de los circuitos montados en el laboratorio del departamento de mecanica.

Perdidas en el interior de la bomba y los ductos de cañerías, debido a que no se sabe el estado de sus componentes internos.

Perdidas de agua en el circuito de trabajo, ya que salpicaba agua en algunas conexiones de tuberias.

perdidas de electricidad desde el generador hasta llegar al motor que activa la bomba, por desgaste de cables y conectores.


Informe 3 Maquinas Termicas e Hidraulicas

Documents

Transcript of Informe 3 Maquinas Termicas e Hidraulicas