1. No category

Manual de prácticas de
hidráulica de máquinas y
transitorios
Código
MADO-04
Versión
01
Página
1/6
Sección ISO
7.3
08 de agosto de
Fecha de emisión
2016
Facultad de Ingeniería
Área/Departamento: Laboratorio de hidráulica
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Introducción a las Turbomáquinas
Elaborado por:
Revisado por:
Autorizado por:
Vigente desde:
M.I. Alexis López
Montes, M.I. Alejandro
Maya Franco e Ing.
Mónica Villa Rosas.
M.I. Alejandro Maya
Franco e Ing. Mónica
Villa Rosas.
Dra. Ma. del Rosio
Ruíz Urbano
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1. Seguridad en la ejecución
1
Peligro o Fuente de energía
Riesgo asociado
Sala de Máquinas
Bajo
2. Objetivos de aprendizaje
I.
Objetivo general:
Observar e identificar las partes de las que está compuesta una bomba y una turbina
hidráulica, así como ver su funcionamiento.
II.
Objetivo específico:
Determinar la potencia eléctrica del motor de la bomba de flujo radial, y su consumo de
energía.
3. Introducción o antecedentes








Clasificación de las turbomáquinas
Máquinas hidráulicas
Clasificación de las bombas centrífugas, según su impulsor.
Clasificación de las turbinas hidráulicas.
Conceptos de potencia real y teórica para una bomba y una turbina
Concepto de potencia eléctrica y energía
Concepto de carga dinámica, carga bruta y carga estática.
Concepto de eficiencia
4. Material y Equipo

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


Bomba Radial y Mixta
Turbina Pelton, Kaplan y Francis
Modelos a escala de las turbinas Pelton y Francis
Tacómetro
Flexómetro
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5. Desarrollo
I.
Actividad 1
1. Ver las partes de las que está compuesta una bomba de flujo radial y mixta. Observar los
diferentes impulsores con los que cuenta el laboratorio, y explicar los diferentes tipos de
flujo que se presentan en ellos.
Figura 1. Partes de una bomba de flujo radial
Figura 2. Tipos de impulsores
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2. Identificar las partes que componen a una turbina Pelton, Kaplan y Francis, y observar
su funcionamiento.
Figura 3. Turbina Pelton
Figura 4. Turbina Francis
Figura 5. Turbina Kaplan
3. Observar el funcionamiento de los modelos a escala de la turbina Pelton y Francis.
II.
Actividad 2
En la instalación de la bomba de flujo radial:
4. Medir el nivel de la cresta NC, del vertedor triangular.
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NC =__________m
5. Encender el sistema de la bomba radial y abrir la válvula de descarga totalmente.
6. Establecer en el motovariador una velocidad angular Nm = 950 rpm, y establecer una
presión de 1.3 kg/cm2 en el manómetro de carátula de descarga. Registrar en la Tabla 1
los valores siguientes:
a)
b)
c)
d)
La potencia eléctrica del motor Pe, en kW.
La carga de presión en la succión hs, en cmHg.
La presión de descarga pd, en kgf/cm2.
El nivel de la superficie libre del agua NSA, del vertedor triangular, en m.
Tabla 1. Condiciones de operación de la bomba radial
Nm
rpm
950
Abertura
Pe
kW
hs
cmHg
pd
Kgf/cm2
NSA
m
a
6. Determinar la potencia eléctrica del motor de la bomba de flujo radial,
y su consumo de energía.
Para los puntos siguientes calcular:
1. El gasto Q, en m3/s, que circula por la bomba, mediante las lecturas tomadas en el
vertedor triangular
5
𝑄 = 𝐶ℎ2
ec.1
donde:
Q
gasto del vertedor triangular, en m3/s.
C
coeficiente de descarga igual a 0.8184 m1/2/s.
h
carga sobre la cresta del vertedor, en m. ℎ = 𝑁𝑆𝐴 − 𝑁𝐶
NSA
nivel de la superficie libre del agua en el vertedor triangular, en m.
NC
nivel de cresta en el vertedor triangular, en m.
2. La carga dinámica (carga de bombeo) HB, en m, empleando los datos de la tabla 1.
Considerar los siguientes valores: Ds = 0.076 m, Dd = 0.051 m, agua 1000 kg/m3 ,
Hg = 13600 kg/m3 y g = 9.81 m/s2.
𝑝𝑠 𝑉𝑠2
𝑝𝑑 𝑉𝑑2
ec.2
𝑧𝑠 +
+
+ 𝐻𝐵 = 𝑧𝑑 +
+
𝜌𝑔 2𝑔
𝜌𝑔 2𝑔
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3. La potencia hidráulica PH (potencia teórica) que entrega la bomba, en kW, kgfm/s, HP y
CV.
ec.3
𝑃𝐻 = 𝜌𝑔𝑄𝐻𝐵
4. La potencia mecánica Pmec (potencia real) que recibe la bomba, en kW, considerando
una eficiencia de la bomba entre 46 y 51%.
𝜂𝐵 =
𝑃𝐻
× 100
𝑃𝑚𝑒𝑐
ec.4
5. La potencia eléctrica Pe del motor de la bomba, en kW, considerando una eficiencia del
motor entre 43.5 y 44.5%. Comparar la potencia eléctrica obtenida en éste punto con la
registrada en la tabla 1.
𝑃𝑚𝑒𝑐
ec.5
𝜂𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 =
× 100
𝑃𝑒
6. El consumo de energía E del motor de la bomba, en kWh, si ésta opero 4 horas
continuas.
ec.6
𝐸 = 𝑃𝑒 𝑡
7. La eficiencia del sistema “motor – bomba radial”, considerando un consumo de 48 kWh
durante 10 horas continuas de operación. El gasto bombeado y la carga proporcionada
por la bomba fueron los obtenidos en el punto 1 y 2 respectivamente
7. Conclusiones
8. Bibliografía
1. MATAIX C. (1990) Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas. Editorial Harla,
México.
2. CAFAGGI F. A., RODAL C. E. A., SÁNCHEZ H. A. (2011) Sistemas de Bombeo,
Facultad de Ingeniería, UNAM.
3. GARDEA V. H. (1992) Aprovechamientos Hidráulicos y de Bombeo, Editorial
Trillas, México.
4. SOTELO A. G. (1990). Hidráulica General Vol.1 Editorial Limusa, México.