Bomba Centrifuga(Informe)

BOMBA CENTRIFUGA En este tipo de bomba, el fluido es aspirado hacia el centro de un impulsor giratorio y es lanzado hacia fuera por acción centrífuga. Como resultado de la alta velocidad de rotación, el líquido adquiere una alta energía cinética. La diferencia de presión entre la succión y la salida proviene de la conversión de esta energía cinética en energía de presión. La curva característica de una bomba centrífuga se muestran a menudo convenientemente representando la cabeza H, la potencia P, y una eficiencia E contra el flujo de descarga Q para una serie de velocidades constantes. Es importante notar que la eficiencia alcanza un máximo y luego cae, mientras que la cabeza cae primero lentamente con Q, pero eventualmente cae rápidamente. Las condiciones condiciones óptimas para el funcionamiento ocurren cuando coincide el "punto de trabajo" requerido de la cabeza y el flujo, con un punto de máxima eficiencia.

TRANSFERENCIA DE ENERGÍA EN UNA BOMBA La relación general entre las diversas formas de energía, basada en la primera ley de la termodinámica aplicada a una unidad de masa de fluido que fluye a través de un "volumen de control" (como la bomba en sí) se expresa como:

   =   2  +  + +    + + Donde: 





  

: Es el trabajo t rabajo de eje mecánico realizado en el fluido : Es el cambio en la energía cinética del fluido

: Es el cambio en la energía potencial del fluido



∫  

 : Es un cambio en la energía de presión, donde 'vol' es el volumen por unidad de masa del



fluido. Para un fluido incompresible de densidad constante , este término es igual a 

∫ 

o

−1 

donde P2 se refiere a la salida salida de descarga de la bomba y P1 a la bomba. : Es la pérdida de energía por fricción un calor a los alrededores o en el calentamiento del propio fluido mientras se desplaza desde la entrada a la salida.



Los tres primeros términos del lado derecho derecho representan el trabajo útil Wa:

  1      = 2 + (  1) + (  1) Donde el subíndice 2 se refiere a la salida de la bomba y el subíndice 1 a la entrada El término Wa representa el trabajo t rabajo real realizado al cambiar las etapas de energía de una unidad de masa m asa del fluido. Esto puede alternativamente presentarse como la cabeza dinámica total H de la bomba, convirtiendo las unidades de trabajo por unidad de masa a cabeza expresadas como una longitud:

  1      = 2 + (  1) + (  1) Puede ser asumido para los fines de los siguientes experimentos prácticos que el fluido es incompresible (

)

=

INTRODUCCIÓN

En esta práctica se observa la unidad unidad Armfield 'Capture', ref FM 21, que está diseñada para permitir permitir a los estudiantes determinar las características operativas de una bomba centrífuga de forma r ápida y significativa, mediante la adquisición y análisis de datos en línea. Los estudios sobre el funcionamiento de sistemas de bombeo en serie y paralelos pueden también realizarse. Los resultados de las pruebas pueden mostrarse en forma tabular y gráfica, y es un método sencillo de repetir o añadir a los datos para cubrir ár eas del rendimiento de la bomba de interés particular La bomba centrífuga, de la unidad Armfield FM21 es un ejemplo a pequeña escala de una máquina roto dinámica de flujo radial, en la que el fluido entra en el rotor o impulsor en un radio y sale en un radio m ayor. Al hacerlo, se producen cambios en la energía cinética, potencial y de presión, y cualquier comprensión del comportamiento de la bomba y de la evaluación del rendimiento rendimiento requiere la medición o el cálculo de estas cantidades.

FM21 BOMBAS EN SERIE/PARALELO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Interruptor óptico infrarrojo reflectante Interruptor óptico infrarrojo reflectante caja protectora de sensor SSO1 de la bomba 1 motor eléctrico Bomba centrífuga de agua Caja protectora del sensor de temperatura ST1 Válvula 4 Válvula 1 soporte válvula de drenaje Depósito de acrílico transparente Caja protectora del sensor de descarga SPW1 Cabeza del depósito Punto de conexión para sensores de presión diferencial placa de orificio Punto de conexión para sensores de presión diferencial Tubería de descarga Válvula 5 de control de flujo caja protectora de sensor SPW3 de la bomba 1 Válvula 3 Válvula 2 caja protectora de sensor SPW3 de la bomba 2 Bomba centrífuga de agua caja protectora de sensor SSO1 de la bomba 2 Motor eléctrico

REQUISITOS MÍNIMOS DEL SISTEMA INFORMÁTICO Unidad apropiada de demostración CAPTURE. Dispositivo de interfaz CAPTURE (Ref. Cat. IFD). Disco que contiene software (3 1/2 ") titulado “FM21 Bombas en serie/paralelo” Microordenador IBM 336 (o 100% compatible) Windows 7 1.44 MB unidad de disquete. Impresora (si se requieren copias de los resultados). NOTA: Se puede utilizar un vatímetro de integración SWA para medir la potencia eléctrica suministrada al motor eléctrico asociado con esta máquina hidráulica. Dado que este vatímetro toma lecturas de la corriente y la tensión suministradas al motor eléctrico, cualquier ruido en la conexión eléctrica o de tierra dará lugar a lecturas ruidosas del vatímetro. Por lo tanto, un consumo excesivo de la alimentación eléctrica hará que las lecturas del vatímetro que se muestran en el monitor del ordenador sean inestables. Por lo tanto, se requiere un suministro eléctrico estable / sin ruido para obtener resultados óptimos.

INSTALACIÓN DEL DISPOSITIVO INTERFACE "POD" DE ARMFIELD A RMFIELD (IFD) ARMFIELD POD es la interfaz entre los sensores y el software de la PC. Se conecta a un puerto paralelo en el PC, y cualquier impresora que ocuparía este puerto puede ser conectado al puerto de salida de la impresora en el POD. Un programa (sortport.exe) se suministra como parte del software y se ejecutará durante el proceso de instalación. El programa identificará el (los) puerto (s) paralelo, y en el caso de computadoras con más de un puerto, ofrecen al usuario la elección de ubicaciones para el POD. El programa sortport.exe se puede ejecutar después de la instalación inicial del software si el usuario desea cambiar el puerto que se está utilizando.

INSTALACIÓN DEL SOFTWARE Cada elemento de la gama de equipos ARMFIELD CAPTURE se suministra con un programa que se ejecuta bajo Microsoft Windows 3.1. El disco de aplicación contiene un programa de instalación que instalará el software en su disco duro. La condición predeterminada instalará el software en un grupo de Windows denominado ARMFIELD. Si usted desea cambiar esto, usted tendrá la oportunidad durante la puesta en marcha. Para instalar el software, coloque el disco de aplicaciones de inyección en la unidad de disquete A: Elija 'Archivo' en la barra de menús del Administrador de programas de Windows y, a continuación, seleccione 'Ejecutar' en el menú desplegable.

A: SETUP  



En el cuadro de comando y, a continuación, seleccione 'Aceptar'. El procedimiento de instalación puede tardar un poco, ya que los archivos tienen que ser descomprimidos. Se proporcionan tres programas para la unidad FM21. Estos son para cada modo de funcionamiento de las bombas, simple, serie y paralelo

Instalación del software por primera vez: Para garantizar el correcto funcionamiento del software de Capture, la fuente 'Greek Math Symbols' debe instalarse en Windows. Esto se puede comprobar haciendo doble clic en Panel de control en el grupo de programas principal del Administrador de programas. Seleccione Fuentes y compruebe que "Greek Math Symbols" esté incluido en la lista de fuentes instaladas. Si no es así, haga clic en agregar y seleccione la fuente 'SÍMBOLOS' en la lista de fuentes del directorio windows \ system y haga clic en Aceptar. La fuente se mostrará ahora en la lista de fuentes instaladas.

DESCRIPCIÓN DE LA UNIDAD DE DEMOSTRACIÓN DE BOMBAS SERIE / PARALELA (FM21) Todas las referencias numéricas entre paréntesis se refieren al diagrama: Diagrama FM21 El equipo comprende dos bombas de agua centrífuga idénticas (5 y 23) accionadas por motores eléctricos (4 y 25) montados sobre un zócalo de soporte (9) junto con un depósito de acrílico transparente (11) y tuberías de interconexión asociadas para la circulación continua. Pueden configurarse configuraciones de funcionamiento en serie, en paralelo o en una sola bomba utilizando las válvulas apropiadas (7, 8, 20 y 21 ). Se utiliza agua limpia como fluido de funcionamiento y una válvula de drenaje (10) en la base del depósito permite el drenaje del agua después de su uso. Se incorporan sensores apropiados en la unidad para facilitar el análisis del rendimiento de la bomba cuando se conecta a un microordenador adecuado a través de una consola de interfaz IFD. Además de las tomas requeridas por los sensores de presión, Se incluyen en la tubería en los puntos de derivación de presión, puntos adicionales que permiten conectar los instrumentos de calibración adecuados El flujo de agua a través de las bombas centrífugas es regulado por una válvula de control de flujo (18) instalada en la tubería de descarga de la unidad. El ajuste de esta válvula permite que el caudal / flujo producido por las bombas, ya sea por separado o combinado, sea variado var iado Los siguientes sensores se utilizan para controlar el rendimiento de las bombas:

Sensor de presión diferencial SPW1 Esto comprende un dispositivo sensible a la presión con acondicionamiento de señal apropiado todo contenido en una caja protectora (12) y usado para medir la presión desarrollada a través de la placa de orificio (15) instalada en la tubería t ubería de descarga de la(s) bomba (s). Mediante esta medición se puede calcular el caudal volumétrico de agua para cualquier operación en serie, en paralelo o en bomba simple. El sensor se conecta a las tuberías apropiadas en la tubería utilizando tubos flexibles. Se proporcionan conexiones adicionales (14 y 16) para la conexión de la instrumentación apropiada (no suministrada) para facilitar la calibración del sensor de presión diferencial. Sensor de presión diferencial SPW3 (2 apagado) Este comprende un dispositivo piezorresistivo sensible a la presión con acondicionamiento de señal apropiado todo contenido en una caja protectora (19 y 22) y se usa para medir la diferencia de presión entre la entrada y la salida de cada bomba centrífuga. La cabeza desarrollada por las bombas se puede calcular a partir de esta medición. m edición. Los sensores están conectados para la toma apropiada en los conductos usando tubos flexibles. Sensor de velocidad de rotación SSOl (2  apagado) Éste comprende un conmutador infrarrojo reflectante (1 y 2 ) sobre un cable remoto con acondicionamiento acondicionamiento de señal apropiado en una caja protectora (3 y 24). Se utilizan para medir la velocidad de rotación de cada motor / impulsor. impulsor. Cada interruptor óptico está montado en un soporte adyacente al extremo de cada eje del motor que incorpora una tira reflectora para facilitar la medición de la velocidad de rotación. Se puede utilizar un tacómetro óptico sin contacto (no suministrado) apropiado para calibrar los sensores de velocidad de rotación. Sensor de temperatura STS 1 Esto comprende un dispositivo semiconductor sensible a la temperatura en un cable remoto con acondicionamiento de señal apropiado en una caja protectora (6) y se usa para medir la temperatura del agua que entra en la primera bomba centrífuga. El sensor se inserta a través de la pared de la tubería con un prensaestopas impermeable. El sensor puede retirarse del prensaestopas con el fin de calibrarlo utilizando el equipo apropiado (no suministrado). Además de los sensores anteriores, que están permanentemente unidos a la unidad FM21, puede conectarse un vatímetro de integración (SWA1) a la línea de alimentación de c ada bomba: Los vatímetros están conectados entre el cable de alimentación de cada bomba y una fuente de alimentación adecuada. Esto facilita la medición de la potencia eléctrica suministrada a cada motor. Los vatímetros de integración se pueden calibrar utilizando un osciloscopio de doble huella adecuado (no suministrado).

Cuando se utiliza el programa FM2I junto con un microordenador adecuado, se muestran las mediciones de los sensores anteriores y se utilizan para calcular variables calculadas apropiadas. Esto permite que las siguientes curvas de rendimiento se muestren en el monitor o se copien a una impresora: Funcionamiento de una sola bomba: 1. Velocidad de rotación rotación VS caudal volumétrico volumétrico 2. Potencia de entrada del motor m otor VS caudal volumétrico 3. Cabeza dinámica total VS caudal volumétrico 4. Salida de potencia de la bomba VS caudal volumétrico volumétrico 5. Eficiencia total VS caudal volumétrico Funcionamiento de las bombas en serie: 1. Velocidad de rotación de la bomba 1 VS caudal volumétrico 2. Potencia de entrada del motor de la bomba bomba 1 VS caudal volumétrico 3. Cabeza dinámica total de la bomba 1 VS caudal volumétrico 4. Salida de potencia de la bomba 1 VS caudal volumétrico volumétrico 5. Eficiencia total de la bomba 1 VS caudal volumétrico 6. Velocidad de rotación de la bomba 2 VS caudal volumétrico 7. Potencia de entrada del motor de la bomba bomba 2 VS caudal volumétrico 8. Cabeza dinámica total de la bomba 2 VS caudal volumétrico 9. Salida de de potencia de la bomba 2 VS caudal volumétrico volumétrico 10. Eficiencia total de la bomba 2 VS caudal volumétrico 11. Cabeza total de la bomba en serie VS caudal volumétrico 12. Salida de potencia de la bomba en serie VS caudal volumétrico 13. Eficiencia de la bomba en serie VS caudal volumétrico Funcionamiento de las bombas en paralelo: 1. Velocidad de rotación de la bomba 1 VS caudal volumétrico 2. Velocidad de rotación de la bomba 2 VS caudal volumétrico 3. Potencia de entrada del motor de la bomba 1 VS caudal volumétrico 4. Potencia de entrada del motor de la bomba bomba 2 VS caudal volumétrico 5. Cabeza total de las bombas en paralelo paralelo VS caudal volumétrico 6. Salida de potencia de las las bombas en paralelo VS caudal volumétrico 7. Eficiencia de las bombas en paralelo VS caudal volumétrico volumétrico

PREPARACIÓN DE LA UNIDAD DE DEMOSTRACIÓN DE BOMBAS EN SERIE/PARALELA PARA EL USO Todas las referencias numéricas entre paréntesis se refieren al diagrama: Diagrama FM21 Antes de utilizar el equipo durante el tiempo necesario, asegúrese de que el depósito (11) esté lleno de agua limpia con 3/4. Será necesario unir la tubería de descarga en la tapa del depósito al conector de la tubería de las bombas. Obsérvese que la placa de orificio debe insertarse en el conector de tubo (15), con el borde afilado aguas arriba (en la parte inferior). Asegúrese de que el sello del anillo "O" esté instalado antes de apretar el conector del tubo. Los sensores de presión en la unidad requieren cebado con agua antes de la operación inicial (y siempre que el tanque haya sido vaciado y vuelto a llenar).Para este fin se suministran una jeringa hipodérmica y una tubería de micro-ánima. Para cebar los tubos con agua, retire la tubería flexible de la tubería de PVC retirando el clip del tubo y tirando suavemente del tubo de la toma de acero inoxidable. Llene la jeringa con agua e inserte suavemente la tubería de micro-ánima en la tubería flexible del sensor hasta que esté a unos pocos milímetros del sensor. Sujete el tubo flexible verticalmente. Inyecte lentamente el agua en el lubricante hasta que esté completamente lleno, luego retire la jeringa y la tubería de micro-ánima, y reemplace la tubería flexible en la toma de acero inoxidable. Hay dos conexiones de acero inoxidable en cada punto de derivación. Uno está conectado al sensor, mientras que el otro se utiliza para conectar un manómetro para la calibración. Cabe señalar que existe una diferencia entre los dos puntos. El roscado del sensor está provisto de un restrictor de nylon para amortiguar las fluctuaciones de presión. El roscado de calibración no tiene restrictor. Asegúrese de que el sensor esté conectado al punto de toma correcto. Pruebas disponibles

  

Prueba de una sola bomba Prueba de bombas en serie Prueba de bombas en paralelo

Funcionamiento de una sola bomba: Para ejecutar los experimentos de una sola bomba, elija el ícono FM21SNGL del grupo de ventanas de ARMFIELD. Diagrama FM21 Coloque la Unidad de Demostración de Bombas Serie / Paralelo FM21 en un lugar adecuado adyacente a un microordenador compatible. Coloque la consola de interfaz IFD junto al microordenador.Coloque microordenador.Coloque el vatímetro de integración SWA1 (si está disponible) junto con el IFD convenientemente. Asegúrese de que todas las derivaciones de la tubería de la FM21 estén conectadas a los sensores apropiados o estén apagadas. El sensor de presión diferencial SPW1 (12) debe conectarse directamente a través del conjunto de placa de orificio (15) y el sensor de presión diferencial SPW3 (19) debe estar conectado entre la entrada y salida de la primera bomba (5). Abra la válvula de entrada (8) y cierre la válvula de control de salida (18). Asegúrese de que las válvulas de configuración de la unidad (20 y 21) están cerradas y (7) está abierto. Asegúrese de que la válvula de drenaje (10) en la base del depósito esté completamente cerrada y, a continuación, llene el depósito con agua limpia y fría. Conecte el cable de red del motor de la primera bomba centrífuga al vatímetro de integración SWA1. Conecte el SWA1 a la SALIDA PRINCIPAL en IFD. Conectar la red eléctrica. Compruebe que la bomba funcione. Abra completamente la válvula de control de flujo de salida y permita que el agua circule hasta que todas t odas las burbujas de aire sean expulsadas. Desconectar la bomba. Conecte cada una de las cajas de acondicionamiento del sensor a la toma de sensor apropiado en el IFD, utilizando los cables de conexión numerados, de la siguiente manera: Canal 1 al sensor SPW1 (12) Canal 2 al sensor STS1 (6) Canal 3 al sensor SPW3 (19) Canal 4 al sensor SS01 (3) Canal 5 al sensor SWA1 Canal 6 al sensor SPW3 (22) Canal 7 al sensor SSO1 (24) Canal 8 al sensor SWA1

El equipo está listo para su uso con el software Armfield Windows. Windows.

Funcionamiento de las bombas en serie

Para ejecutar los experimentos de bombas en serie, elija el icono FM2ISERS del grupo de ventanas ARMFIELD. Diagrama FM2I Coloque la Unidad de Demostración de Bombas Serie / Paralelo FM2I en un lugar adecuado adyacente a un microordenador compatible. Coloque la consola de interfaz IFD junto al microordenador.Coloque los dos vatímetros de integración SWAI  junto a la IPD convenientemente. convenientemente. Asegúrese de que todas las derivaciones de la tubería de la FM21 estén conectadas a los sensores apropiados o apagadas. El sensor de presión diferencial SPW1 (12) debe conectarse directamente a través del conjunto de la placa de orificios (15), El sensor de presión diferencial (19) debe conectarse entre la entrada y la salida de la bomba 1 (5), y el sensor de presión diferencial SPW3 SPW3 (22) debe conectarse a través de la salida de la bomba 1 (5) y la salida de la bomba 2 (23) Abra la válvula de entrada (8) y cierre la válvula de control de salida (18).Asegúrese de que las válvulas de configuración de la unidad (7 y 20) están cerradas y (21) está abierto. Asegúrese de que la válvula de drenaje (10) en la base del depósito esté completamente cerrada y luego llene el depósito con agua limpia y fría. Conecte los cables de alimentación de las Bombas a los dos vatímetros de Integración SWA1. Conecte los vatímetros a las SALIDAS PRINCIPALES en IFD. Conectar la red eléctrica. Verifique que funcionen las dos bombas. Abra completamente la válvula de control de flujo de salida y permita que el agua circule hasta que todas las burbujas de aire sean expulsadas .Desconectar las bombas. Conecte cada una de las cajas de acondicionamiento del sensor a la toma de sensores apropiados en el IFD, utilizando los cables de conexión numerados, de la siguiente manera: Canal 1 al sensor SPW1 (12) Canal 2 al sensor STS1 (6) Canal 3 al sensor SPW3 (19) Canal 4 al sensor SSOI (3) Canal 5 al sensor SWA1 Canal 6 al sensor SPW3 (22) Canal 7 al sensor SSOI (24) Canal 8 al sensor SWA1 El equipo está listo para usar con el software Armfield Windows,

Funcionamiento de las bombas en paralelo: Para ejecutar experimentos de bombas paralelas, elija el ícono FM21PARA del grupo de ventanas de ARMFIELD. Diagrama FM21 Coloque la Unidad de Demostración de Bombas Serie / Paralelo FM21 en una ubicación adecuada, adjunta adjunta a un microordenador compatible. Coloque la consola de interfaz IFD junto al microordenador. Colocar los dos vatímetros de integración SWA1  junto con el IFD convenientemente. convenientemente. Asegúrese de que todas las derivaciones (tomas) en la tubería de la FM21 estén conectadas a los sensores apropiados o estén en blanco. El sensor de presión diferencial SPW1 (12) debe estar conectado directamente a través del conjunto de placa de orificio (15), el sensor de presión diferencial SPW3 (19) debe conectarse entre la entrada de la bomba 1 (5) y la derivación de la tubería de descarga (17). El sensor de presión diferencial SPW3 (22) debe conectarse entre la entrada de la bomba 2 (23) y la toma de tubería de descarga (17). Abra la válvula de entrada (8) y cierre la válvula de control de salida (18). Asegúrese de que las válvulas de configuración de la unidad (7 y 20) estén abiertas y (21) esté cerrada. Asegúrese de que la válvula de drenaje (10) en la base del depósito esté completamente cerrada y luego llene el depósito con agua limpia y fría. Conecte los cables principales de los motores de la bomba a los dos vatímetros de integración. Conecte los vatímetros a las SALIDAS PRINCIPALES en IFD Encienda la fuente de alimentación. Compruebe que las dos bombas funcionan. Abra completamente la válvula de control de flujo de salida y permita que el agua circule hasta que todas las burbujas de aire sean expulsadas. Desconectar las bombas. Conecte cada una de las cajas de acondicionamiento del sensor a las tomas de sensor apropiadas en el IFD, usando los cables de conexión numerados, como sigue: Canal 1 al sensor SPW1 (12) Canal 2 al sensor STS1 (6) Canal 3 al sensor SPW3 (19) Canal 4 al sensor SSOl (3) Canal 5 al sensor SWA1 Canal 6 al sensor SPW3 (22) Canal 7 al sensor SSOl (24) Canal 8 al sensor SWA1 El equipo está listo para usar con el software Armfield Windows.