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Bomba Centrífuga Autocebante

EXPERIMENTO N° 11A

BOMBA CENTRÍFUGA AUTOCEBANTE

1. Comprender el funcionamiento de una bomba centrífuga autocebante. 2. Construir las curvas características de una bomba centrífuga autocebante, a saber:

INTRODUCCIÓN [1] La bomba centrífuga normal no puede manejar aire o vapores. A menos que esté colocada debajo de su fuente de abastecimiento, se deben encontrar algunos medios para llenar tanto la bomba como su tubería de succión con líquido, es decir, cebarla. Se creó la necesidad de una bomba centrífuga que fuera capaz de manejar cantidades apreciables de aire y que se cebara automáticamente cuando se colocara arriba del abastecimiento de agua. Una verdadera bomba autocebante es la que desalojará aire de sus conductos si le entra aire y reanuda la descarga del líquido bombeado sin atención del exterior. Por lo tanto, su requerimiento básico es que el líquido bombeado arrastre aire (en forma de burbujas) para que el aire se salga de su lado de succión. Se debe permitir que se separe el aire del líquido una vez que la mezcla de los dos ha sido descargada por el impulsor y se debe permitir que escape el aire separado o que sea arrastrado por la descarga de la bomba. Existen muchas formas de hacer una bomba centrífuga autocebante siendo las más importantes las siguientes: 1. Recirculación de la retornando a la succión.

OBJETIVOS

descarga

2. Recirculación dentro de la descarga y del impulsor en sí mismo.

a) Cabeza vs Caudal (H  Q) b) Potencia vs Caudal ( W Q) c) Eficiencia vs Caudal (  Q) CONCEPTOS TEÓRICOS [2] La característica de autocebado se consigue gracias a un eyector alojado en el cuerpo de la bomba. El caudal total producido por el rodete de tipo centrífugo cerrado es enviado solo parcialmente a la boca de impulsión, el restante caudal se hace recircular a través del eyector que, conectado a la cámara de aspiración, produce en la misma la depresión necesaria para el cebado. En la fase del primer arranque es suficiente llenar con agua el cuerpo de la bomba, sin preocuparse de llenar el tubo de aspiración ni de eliminar eventuales bolsas de aire. En el arranque el agua contenida en el cuerpo, circulando a través del eyector, transferirá el aire de la cámara de aspiración a la de impulsión expulsándola a través del tubo de impulsión. Paralelamente el vacío así producido hará subir el agua por el tubo de aspiración, logrando el cebado de la bomba. Como el sistema de aspiración funciona permanentemente, este tipo de bomba no se ve prácticamente afectado por la presencia de grandes cantidades de aire en el fluido bombeado

Estos dos métodos básicos tienen muchas variaciones.

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Características de las bombas Los conceptos más importantes en el funcionamiento de una bomba son la presión o carga (altura) que puede desarrollar, el flujo o caudal que entrega, la potencia necesaria para impulsarla, y su eficiencia. A todos estos conceptos se les denomina características de la bomba. Las características se presentan, en general, en forma de curvas para cada bomba y se pueden emplear para seleccionar la bomba adecuada para la aplicación requerida. Las curvas que se generalmente son cuatro:

Figura 11a 1 Bomba centrífuga Pedrollo

presentan

1. Flujo contra carga (caudal contra cabeza) 2. Flujo contra potencia al freno (BHP, Brake Horsepower). 3. Flujo contra eficiencia 4. Flujo contra NPSHr Positive Suction Head)

(Net

Figura 11a 2 Rodete bomba centrífuga Pedrollo

Las curvas características de una bomba las establece el fabricante mediante pruebas de laboratorio.

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO El equipo consta de una bomba centrífuga autocebante que se alimenta desde un depósito, que permite la recirculación del fluido. En la succión de la bomba se tiene un vacuómetro (-1 bar a 0 bar) y en la descarga un manómetro (0 a 7 bar). En las siguientes figuras se pueden apreciar las partes internas de la bomba.

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Figura 11a 3 Eyector

Bomba Centrífuga Autocebante

Figura 11a 7 Bomba instalada en el Banco Hidráulico

INFORMACIÓN TÉCNICA La tabla 11a-1 suministra los datos técnicos de la bomba utilizada en la práctica y la figura 11a 8 muestra la curva de desempeño HQ. Tabla 11a 1 Datos técnicos Figura 11a 4 Corona directriz

Fabricante Tipo Referencia Succión Descarga

Figura 11a 5 Corona directriz instalada

Pedrollo Centrífugo autocebante JCRM 1B Por un extremo 1 pulg. Radial 1 pulg. 29 mm

Diámetro del ojo del impulsor Diámetro exterior del 104 mm rodete Arista de salida de los 4 mm álabes (b2) Caudal (Q) 5 – 50 L/min Cabeza (H) 36 – 15 m Hmax 41 m Qmax 60 L/min Tensión 110 V Intensidad 6.7 A Potencia 0.5 kW, 0.7 HP Fases 1 Frecuencia 60 Hz Velocidad 3450 RPM IP 45 Condensador 30 F 250V Nota: Diferencia de elevación entre los manómetros de succión y descarga1  0.1 m

Figura 11a 6 Bomba completa

El fabricante describe, así, las características relevantes de esta bomba: “Las bombas autocebantes JCR han sido diseñadas para aspirar agua aún en presencia de gas mezclado con el líquido bombeado. Son aconsejadas para el uso doméstico, especialmente para la distribución de agua acopladas a pequeños o medianos tanques de presurización, para la irrigación de huertos o jardines, etc.

1

Para el banco hidráulico # 2

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Son recomendadas para bombear agua limpia, sin partículas abrasivas y líquidos

químicamente no agresivos con los materiales que constituyen la bomba” [5].

Figura 11a 9. Curva de desempeño de las bombas Pedrollo Jcr [5] Tabla 11a 2 Datos de desempeño de las bombas Pedrollo Jcr [5]

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Figura 11a 9. Partes de la bomba JCRM 1B [6] Tabla 11a 3 Listado de Partes de la bomba JCRM 1B [6]

# Parte 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Descripción Tornillo Cuerpo de bomba (SS) Junta tórica (O-ring) Eyector y difusor Tuerca del rodete Rodete Chaveta del rodete (en SS) Sello mecánico de 12 mm Tapa del cuerpo de bomba Tapa del ventilador Ventilador Tapa del motor Soporte motor Eje con rotor Deflector

# Parte 16 17 18 19 20 21 22 23 24 26 27 16 17 18 19

Descripción Muelle de compensación Rodamiento Tapa de bornera Junta Fija cable Pasa cable Prensa cable Condensador 25F Placa de bornes Pie de apoyo Carcasa del motor Muelle de compensación Rodamiento Tapa de bornera Junta

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PROCEDIMIENTO

INFORME

1. Seleccionar el banco hidráulico #22

1. Haga un esquema del montaje realizado para la práctica, identificando claramente todos los elementos (válvulas, tuberías, mangueras, manómetros, etc) que fueron utilizados.

2. Verificar que el depósito tenga agua suficiente. 3. Verificar que la válvula de control de flujo del banco se encuentre cerrada.

2. En una misma gráfica trace las curvas:

4. Si la bomba no ha sido utilizada durante algún tiempo, suministrar agua a la carcasa de la bomba, para que el autocebado pueda generarse.

Cabeza vs caudal (HQ) Potencia5 vs Caudal (BkW (BHPQ) Eficiencia vs Caudal (  Q)

5. Poner en funcionamiento la bomba.

NOTA: Para el cálculo de la eficiencia de la bomba debe anexar al informe la tabla de datos completa del motor eléctrico, de características similares al empleado en la práctica (monofásico, 3500 rpm, etc), y se debe resaltar con color rojo la información que fue tomada de ésta tabla.

6. Abrir completamente la válvula de control de flujo para evacuar todo el aire que pueda estar atrapado en la bomba y en la tubería. 7. Cerrar en forma gradual la válvula del banco hidráulico y tomar los valores de presión de succión, presión de descarga, caudal, amperaje y voltaje (o potencia eléctrica3 ) para cada posición de la válvula. Se pueden tomar decrementos de caudal de 5 Lpm 8. Anotar los resultados obtenidos en la tabla 11a 3 Tabla 11a 3 Datos obtenidos P1 [bar]

P2 [bar]

I [A]

Voltaje Red [V]

4

Pot [kW]

3. Compare la curva HQ obtenida en la práctica con la curva suministrada por el fabricante. 4. ¿El comportamiento de la bomba es el esperado? Analice las gráficas HQ y BkWQ.

REFERENCIAS [1] KARASSIK, Igor y CARTER, Roy. Bombas Centrífugas: Selección, Operación y Mantenimiento. México : CECSA, 1983.

5

P1 = Presión del vacuómetro (bomba) P2 = Presión de descarga (bomba) A = Amperaje del motor

2

Este banco tiene las adecuaciones necesarias para que la bomba trabaje con un mayor caudal. 3 Se puede hacer uso de un vatímetro para hacer una lectura directa y más precisa. 4 Para el caso de emplear un vatímetro.

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Q)

Con los valores de potencia eléctrica, VIcos, (cos  = factor de potencia) se puede estimar la potencia de accionamiento Pa. Pa = Peléctricamotor. Tanto el factor de potencia como la eficiencia de los motores eléctricos dependen de la carga. El porcentaje de carga se puede estimar con el valor del amperaje consumido y el valor del amperaje de placa del motor (%carga = (I/Iplaca)*100). Los valores del factor de potencia y de la eficiencia de motores eléctricos, similares al empleado, pueden consultarse en la literatura técnica (libros o catálogos de fabricantes de motores)

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[2] PEDROLLO, Electrobombas. Catálogo 2000. Italia. 2000. p. 44 [3] WHITE, Frank. Mecánica de Fluidos. España: Editorial McGraw-Hill. 1983 [4] MOTT, Robert. Mecánica de Fluidos. 6a ed. México: Prentice Hall, 2006. 628 p. [5] ttp://www.pedrollo.com/pdf/JCR%20%2060Hz%20ES.pdf [6] PEDROLLO, 2000.Italia

Repuestos.

Catálogo

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