Indice
1 Justificación ...3
2 Marco téorico...4
2.1 Generalidades...4
2.2 Configuración de una bomba centrifuga:...5
2.3 Funcionamiento de una Bomba Centrifuga: ...5
2.4 Antecedentes de la Investigación...6
3 Objetivo General. ...7
4 Objetivos Especificos...7
5 referencias...8
1 Justificación
El laboratorio de mecánica de la Facultad Tecnológica de la Universidad Distri-tal “Francisco José de Caldas”, cuenta con un banco de pruebas con aparatos de medición de tecnología analógica y control manual, lo que incrementa en un gran porcentaje el factor de error humano en las prácticas, tanto en la toma de muestras como en el control de caudal. El control de fluido es deficiente ya que la válvula tipo mariposa utilizada, al ser totalmente mecánica genera bastante incertidumbre en la determinación del caudal que se desea suministrar. Por otro lado, los manómetros analógicos utilizados para la medición de la presión en diferentes puntos del sistema, no son los indicados para el tipo de laboratorio que se realiza, ya que aunque el rango de presión a medir es grande, la escala que se requiere sí es bastante pequeña, para tener éxito en la toma de medidas y posterior análisis de error.
Otra deficiencia importante de estos manómetros es la carencia de sistemas de amor-tiguación que eviten la sobre-oscilación de la aguja de medición, causados por los cambios de diámetro de la tubería que generan turbulencias.
2 Marco Téorico
2.1 Generalidades:
Las bombas hidráulicas son los mecanismos encargados de producir la presión hi-dráulica, hasta el valor nominal que precisa el sistema, de acuerdo con sus condicio-nes de diseño. Para ello la bomba se alimenta de líquido hidráulico almacenado en un depósito. La energía requerida por la bomba se obtiene por uno de los siguien-tes procedimientos: · Motores eléctricos · Motor de la aeronave, por transmisión de potencia · Turbina accionada por la presión dinámica del aire Son elementos destinados a elevar un fluido desde un nivel determinado a otro más alto o bien, a convertir la energía mecánica en energía hidráulica. La primera bomba conocida desplazamiento positivo fue utilizada en el imperio Romano, después del año 100 a.C. y era una bomba con un cilindro y un émbolo en su interior y válvulas en cada extremo. Actualmente las bombas son los aparatos más utilizados después del motor eléctrico. Todas las bombas desplazan líquido, pero este desplazamiento puede ser: · Positivo: produce un caudal y lo sostiene contra la resistencia del circuito hidráu-lico. · No Positivo: produce un caudal no sostenido. Características de las Bombas Caudal: Es el volumen de fluido que entrega la bomba en la unidad de tiempo a 1500 rpm. Existen bombas de: - Caudal constante - Caudal variable Presión: Hay que conocer la presión máxima que soporta la bomba, esta valor es dado por el fabricante. Velocidad de giro: Se debe conocer también para calcular el mecanismo de accionamiento para que de ese caudal.
A continuación se presentan una serie de definiciones que son base para la com-prensión y desarrollo de la práctica de Bombas Centrífugas con arreglos en serie y
en paralelo. Las máquinas que realizan trabajo para mantener un fluido en movi-miento se llaman bombas, soplantes, compresores, etc. La cantidad de trabajo suele representarse en las ecuaciones de flujo por el símbolo ¨W¨. Aquellas máquinas que absorben trabajo, W de un fluido en circulación, se denominan motores, turbinas, ruedas hidráulicas, molinos de viento, etc. Las bombas, las soplantes y los compreso-res se suelen definir o evaluar por las cuatro características siguientes: 1. Capacidad o cantidad de fluido descargado en la unidad de tiempo. 2. Aumento de Presión, designado comúnmente con el término de carga (que es la energía proporcionada al fluido por unidad de masa, y se obtiene dividiendo el aumento de presión por el peso específico del fluido). 3. Potencia, que es la energía consumida por la máquina en la unidad de tiempo. 4. Rendimiento, es energía cedida al fluido, dividida por la energía total absorbida por la máquina. ??
El efecto conseguido por la mayoría de los dispositivos de bombeo es el de aumentar la presión del fluido. La mayoría de las bombas soplantes y compresores pueden clasificarse en máquinas alternativas, rotatorias o centrífugas. ??
2.2 Configuración de una bomba centrifuga:
Una bomba centrífuga consiste en un rodete o impulsor que gira dentro de una envoltura o carcasa. El rodete consiste en un cierto número de álabes o paletas, abiertos o encerrados en una corona, montados sobre un eje que sobresale de la carcasa. El eje de rotación de los rodetes se coloca horizontal o vertical, según el trabajo que haya de realizar. Los rodetes pueden de ser de simple aspiración o de doble aspiración, esto es, que el líquido entra por un costado solamente o por los dos costados.??Las bombas centrífugas constituyen no menos del 80 % de la producción
mundial de bombas, porque es la más adecuada para manejar más cantidad de líquido que la bomba de desplazamiento positivo. ??
2.3 Funcionamiento de una Bomba Centrifuga:
Se aplica energía procedente de una fuente exterior al eje A que hace girar el rodete, B, dentro de la envoltura fija, C. Los álabes o paletas del rodete, al girar, producen un vacío parcial en la entrada o boca del rodete. Esto hace que el líquido entre en el rodete desde la tubería de aspiración, D. Este líquido es impulsado hacia afuera, a lo largo de las paletas, con una velocidad creciente. La carga de velocidad que ha adquirido cuando abandona los extremos de las aletas se transforma en carga de presión cuando el líquido pasa dentro de la cámara en voluta y sale de ésta por la descarga, E. Las principales ventajas de la bomba centrífuga son su sencillez, su bajo costo inicial, su gasto uniforme (sin pulsaciones), el pequeño espacio que ocupa, su gasto de conservación bajo, su funcionamiento silencioso y la adaptabilidad para su acoplamiento a un motor eléctrico o una turbina. ??
2.4 Antecedentes de la Investigación
Entre los antecedentes relacionados con el trabajo de investigación, se destacan: • González, Y. ??En este trabajo se automatizó el sistema de adquisición de datos
de un banco de pruebas de una bomba reciprocante de tipo pistón, con el cual se obtienen las curvas de funcionamiento del equipo, se determinó un nuevo sistema de adquisición de datos, se construyó una fuente de voltaje para suplir de alimentación los sensores del banco y la entrada a la tarjeta de adquisición de datos y se creó la interfaz que permite una buena comunicación entre los sensores, los acondicionadores de señales, la fuente de voltaje y la tarjeta de adquisición de datos de la National Instruments.
• Crespo, M. ?? En esta tesis se demostró de modo experimental, los métodos de
programación de tiempo real aplicados a una arquitectura basada en Procesadores de Señales Digitales (DSP) conectados en red y combinados con dispositivos de lógica programable FPGA como coprocesadores, que constituyen una estrategia válida y eficiente para implementar sistemas de adquisición y procesamiento masivo de datos
3 Objetivo General
1 Diseñar e implementar un sistema de monitoreo y control digital, para banco de pruebas del laboratorio de mecánica de la Facultad Tecnológica de la Universidad Distrital “Francisco José de Caldas”.
4 Objetivos Específicos
1 Instalar transductores de presión en paralelo con los manómetros analógicos ya existentes.
2 Acoplar las señales provenientes de los transductores para entregarlas a un micro-controlador.
3 Instalar una válvula controlada electrónicamente para manipular de forma minu-ciosa el caudal que recibe el banco de pruebas.
4 Crear un entorno gráfico para PC, que se encargará de visualizar las presiones de los transductores, y controlar la electro-válvula. 5 Implementar una etapa de comunicación entre el PC y el microcontrolador.
6 Procesar las señales de los transductores, y posteriormente enviarlas al PC. 7 Procesar los datos enviados desde el PC hacia el microcontrolador, para manipular la válvula
8 Realizar las gestiones Antecedentes de la Investigaciónnecesarias para conseguir los recursos necesarios para la adquisición de los elementos de mayor costo, a través de la Universidad Distrital.
5 Referencias
1) BROWN, George. Operaciones Básicas de la Ingeniería Química. Editorial Marín, S.A. Barcelona 1.955. Pags:
2. Avallone, E., Baumeister, “Manual del Ingeniero Mecánico”. Novena Edición, 3. Ledesma, M. “Diseño de un sistema experto para selección y especificación de bombas centrifugas según el estándar API 610 con aplicaciones practicas para la industria petrolera”. Barcelona (Venezuela), Trabajo Especial de Grado, U.D.O., Escuela de Ingeniería, Departamento de Mecánica. (1998).
4. López, J., Reyes, J., Tobón, E., Otálora, J., y Velásquez, J., “Aplicación de Lab-VIEW como instrumento virtual en mediciones de campo magnético (Gaussimetro)” Revista Colombiana de Física, Vol. 37, No. 1, (2005).
5. Mataix, C. “Mecánica de fluidos y máquinas hidráulicas”. Segunda edición. Editorial Alfaomega. México (1982)
6. González, Y. “Automatización del sistema de adquisición de datos de una bomba reciprocante tipo pistón”. Barcelona (Venezuela), Tesis de especialización en la Universidad de Oriente, Escuela de Ingeniería, Departamento de Eléctrica (2007). 7. Crespo, M., “Sistema de adquisición y tratamiento de datos del RICH-1 del Experimento COMPASS” Argentina, Tesis doctoral en la Universidad Nacional de San Luís, (2004).
