Bomba de engranes

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Practica 3: BOMBA DE ENGRANES
OBJETIVOS
1. Dar una introducción al estudiante de los conceptos básicos de las bombas de engranes.
2. Obtener y analizar las curvas de comportamiento de las bombas de engranes por el método experimental.
3. Que el alumno pueda aprecia en forma práctica el desempeño de este tipo partículas de bombas y observe que la viscosidad del fluido es determinante en esta bomba.
Introducción.
La bomba de engranes puede ser utilizada en un amplio rango de viscosidades, debido a su baja velocidad de operación.
En este tipo de bombas por cada revolución que dan los engranes, estos permanecen unidos por un tiempo considerado, de esta manera los espacios ente los dientes se llenan de líquido, impidiendo la formación de cavidades. Las bombas de engranes internos bombean con éxito viscosidades sobre 1.320.000 ST/6.000.000 SSU y líquidos de poca viscosidad, tales como propano y amoniaco líquidos. Además, a velocidades bajas y las presiones de entrada bajas, proveen flujo constante e incluso descargan a pesar de condiciones de variación de presión.
Cuando se utiliza para viscosidades elevadas, esta bomba ofrece un suave y constante flujo. Las bombas de engranes internos son y pueden funcionar en seco. Ya que en este tipo de bombas solo dos partes movibles, son confiables, simples de operar y fáciles de mantener. Pueden funcionar en cualquier dirección, permitiendo un rango más amplio de aplicación.
Funcionamiento de las Bombas de Engrandes.
El funcionamiento lo podemos describir con los 4 siguientes pasos:
1. El líquido entra a la bomba por el canal de succión, entre el engrane exterior (en grande de mayor tamaño) y el engrane interior.
2. El líquido fluye a través de la bomba en medio de los espacios que hay entre los dientes. La forma creciente (forma de media luna) divide al líquido y actúa como sello entre la entrada y la salida.
3. La presión del líquido es elevada justo antes de que este salga por el conducto de salida.
4. Los dientes de los dos engranes se acoplan completamente, formando un sello equidistante, entre el conducto de entrada y el de salida. El sello fuerza al líquido a salir por el conducto de salida.
Ventajas y Desventajas.
Las ventajas de esta bomba son:
· Solo dos piezas se mueven
· Descarga continua.
· Ideal para líquidos con alto grado de viscosidad.
· Descarga continua sin importar cambios de presión.
· Operación en cualquier dirección.
· Puede operar con una dirección de flujo, con cualquier rotación.
· Requiere de bajo NPSH.
· Bajo costo en mantenimiento
· Su diseño flexible permite su uso en una amplia gama de aplicaciones.
Entre las desventajas se encuentran:
· Requiere de velocidades moderadas.
· Limitadas a presiones medias.
· Cojinete en contacto con el líquido bombeado.
· Sobre carga en el cojinete de la flecha
Las aplicaciones destacadas para este tipo de bomba son:
· Filtración.
· Circulación
· Transferencia.
· Lubricación
· Aumento de presión
· Para la industria en general
· Para uso de la marina y fuerza armada.
· En la industria petroquímica
· Para servicio ligero, medio y pesado.
Ejemplo de Calculo 
a) Carga Dinámica Total; Hd
Pb = Pd – Ps
Pb = 4.0 Bar – 0 Bar = 4.0 Bar
Hd = (Pb /γ) x105
Hd= (4.0 Bar / 9810 N/m3 ) x105 = 40.77m
b) Gasto Medido (real) Q
Q = V/t
V= 3 kg / 1000kg/m3 = 0.003m3
Q = 0.003m3 /26 s = 1.153x10-4m3/s
c) Potencia al freno; Nf
Nf = 2π Nm F r
Radio de torque (r) = 0.15m
Nf = 2 π (15rev/s)(18N)(0.15m) 93.723 W
d) Potencia hidráulica; Nh
Nh = Q Hd γ
Nh = (1.153x10-4m3/s) (40.77m) (9810N/m3) = 46.11W
e) Rendimiento, η
η = (Nh / Nf) x 100
η = 46.11W / 93.723 W = 0.491 = 49.1%
f) Rendimiento Volumétrico
 ηv= Q / QC 
QC = [π(Do2 – Di2) a Nb] / 4
QC = [π(0.0586742 – 0.04172)m (0.0084836) (12rev/s]/4 = 1.362x10-4 m3/s
 ηv = 1.153x10-4m3/s / 1.362x10-4 m3/s = 0.846 = 84.6%
Torque (T) = F r = 18N x .015m = 0.27Nm
Cuadro de datos
Prueba a velocidad constante
	Concepto
	Lecturas
	
	1
	2
	3
	4
	5
	VEL DEL MOTOR Nm (RPS)
	15
	15
	15
	15
	15
	VEL DE LA BOMBA Nb (RPS)
	12
	22
	24
	25
	25
	PRESION DE SUCCION Ps (BAR)
	0
	0
	0
	0
	0
	PRESION DE DESCARGA Pd (BAR)
	4.0
	3.5
	3.0
	2.5
	2.0
	Tiempo t (s) 
	26
	24
	22
	13
	13.5
	FUERZA F (N)
	18
	12.5
	12
	10
	9
	AMPERAJE (AMPS)
	2.2
	1.8
	1.4
	1.2
	1.1
	NO DE DIENTES
	11
	11
	11
	11
	11
Prueba a velocidad variable
	Concepto
	Lecturas
	
	1
	2
	3
	VEL DEL MOTOR Nm (RPS)
	25
	20
	15
	VEL DE LA BOMBA Nb (RPS)
	8.33
	6.66
	5
	PRESION DE SUCCION Ps (BAR)
	1.5
	0.7
	0.3
	PRESION DE DESCARGA Pd (BAR)
	4.0
	0.5
	4.0
	Tiempo t (s) 
	50
	13
	40
	FUERZA F (N)
	8.2
	6.5
	3
	AMPERAJE (AMPS)
	1.2
	0.9
	0.7
Cuadro de resultados 
Prueba a velocidad constante
	Concepto
	 Lecturas
	
	1
	2
	3
	4
	5
	VEL DEL MOTOR Nm (RPS)
	15
	15
	15
	15
	15
	VEL DE LA BOMBA Nb (RPS)
	12
	22
	24
	25
	25
	CARGA DE DESCARGA Hd (M)
	40.77
	35.67
	30.58
	25.48
	20.38
	GASTO MEDIDO (real) Q (m3/s) x 10E-3
	0.110
	0.125
	0.136
	0.230
	0.222
	TORQUE T (Nm)
	0.27
	0.187
	0.180
	0.150
	0.135
	POTENCIA AL FRENO Nf (Kw) 
	93.273
	176.71
	169.64
	141.37
	127.23
	POTENCIA HIDRAULICA Nh (Kw)
	18
	12.5
	12
	10
	9
	RENDIMIENTO η %
	2.2
	1.8
	1.4
	1.2
	1.1
	GASTO CALCULADO (teorico) Qc Q (m3/s)
	4.540x105
	4.540x105
	4.540x105
	4.540x105
	4.540x105
	RENDIMIENTO VOLUMETRICO η %
	1.36
	2.49
	2.72
	2.83
	2.83
Prueba a velocidad variable
	Concepto
	Lecturas
	
	1
	2
	3
	VEL DEL MOTOR Nm (RPS)
	15
	15
	15
	VEL DE LA BOMBA Nb (RPS)
	12
	22
	24
	CARGA DE DESCARGA Hd (M)
	25.48
	28.54
	37.71
	GASTO MEDIDO (real) Q (m3/s) x 10E-3
	0.06
	0.23
	0.075
	TORQUE T (Nm)
	1.23
	0.975
	0.45
	POTENCIA AL FRENO Nf (Kw) 
	193.207
	122.522
	42.411
	POTENCIA HIDRAULICA Nh (Kw)
	14.99
	6.34
	27.74
	RENDIMIENTO η %
	0.074
	0.020
	0.064
	GASTO CALCULADO (teórico) Qc Q (m3/s)
	4.540x105
	4.540x105
	4.540x105
	RENDIMIENTO VOLUMETRICO η %
	1.36
	2.49
	2.72
Graficas
Conclusiones
Con base en los datos realizados de la práctica se observa que conforme se aumentan las revoluciones de la bomba aumenta la eficiencia en cuanto a la prueba a velocidad constante, pero en la prueba a velocidad variable esta disminuye y lo mismo ocurre con la potencia al freno. Los valores obtenidos pudieron haber sido diferentes debido a las condiciones del equipo lo cual afecto en la lectura del tiempo para obtener el caudal real.
Prueba a velocidad variable
VEL DEL MOTOR Nm (RPS)	12	22	24	15	15	15	RENDIMIENTO η %	12	22	24	7.3999999999999996E-2	0.02	6.4000000000000001E-2	RENDIMIENTO VOLUMETRICO η %	12	22	24	1.36	2.4900000000000002	2.72	GASTO MEDIDO (real) Q (m3/s) x 10E-3	12	22	24	0.06	0.23	7.4999999999999997E-2	VEL DE LA BOMBA Nb (RPS)	12	22	24	12	22	24	Nb
Q, η, Nm
Prueba a velocidad constante
VEL DEL MOTOR Nm (RPS)	0.11	0.125	0.13600000000000001	0.23	0.222	15	15	15	15	15	VEL DE LA BOMBA Nb (RPS)	0.11	0.125	0.13600000000000001	0.23	0.222	12	22	24	25	25	CARGA DE DESCARGA Hd (M)	0.11	0.125	0.13600000000000001	0.23	0.222	40.770000000000003	35.67	30.58	25.48	20.38	RENDIMIENTO η %	0.11	0.125	0.13600000000000001	0.23	0.222	2.2000000000000002	1.8	1.4	1.2	1.1000000000000001	RENDIMIENTO VOLUMETRICO η %	0.11	0.125	0.13600000000000001	0.23	0.222	1.36	2.49	00000000000002	2.72	2.83	2.83	Q
Nm, Hd, Nb, η
Prueba a velocidad constante
VEL DEL MOTOR Nm (RPS)	12	22	24	25	25	15	15	15	15	15	RENDIMIENTO η %	12	22	24	25	25	2.2000000000000002	1.8	1.4	1.2	1.1000000000000001	RENDIMIENTO VOLUMETRICO η %	12	22	24	25	25	1.36	2.4900000000000002	2.72	2.83	2.83	GASTO MEDIDO (real) Q (m3/s) x 10E-3	12	22	24	25	25	0.11	0.125	0.13600000000000001	0.23	0.222	Nb
Q, η, Nm
Prueba a velocidad variable
VEL DEL MOTOR Nm (RPS)	0.06	0.23	7.	4999999999999997E-2	15	15	15	VEL DE LA BOMBA Nb (RPS)	0.06	0.23	7.4999999999999997E-2	12	22	24	CARGA DE DESCARGA Hd (M)	0.06	0.23	7.4999999999999997E-2	25.48	28.54	37.71	RENDIMIENTO η %	0.06	0.23	7.4999999999999997E-2	7.3999999999999996E-2	0.02	6.4000000000000001E-2RENDIMIENTO VOLUMETRICO η %	0.06	0.23	7.4999999999999997E-2	1.36	2.4900000000000002	2.72	GASTO MEDIDO (real) Q (m3/s) x 10E-3	0.06	0.23	7.4999999999999997E-2	0.06	0.23	7.4999999999999997E-2	Q
Nm, Hd, Nb, η