Este documento describe un experimento para determinar las curvas características y de eficiencia de bombas centrífugas. Se explican conceptos como curva característica, punto de funcionamiento, eficiencia y sistemas de bombas en serie y paralelo. También se detallan los procedimientos para realizar mediciones y construir las curvas experimentales.

1. UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
FRANCISCO DE MIRANDA
AREA DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL
DEPARTAMENTO DE HIDRAULICA
LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS
Funcionamiento de Bombas Centrífugas
Profesor:
Luís Alejandro Sánchez R.
Agosto, 2006

2. 1. Experimento:
Funcionamiento básico de una Bomba centrífuga
2. Objetivos:
Elaborar la curva característica de una bomba centrífuga.
Elaborar la curva de eficiencia de una bomba centrifuga.
Elaborar la curva característica de bombas en serie o en paralelo a partir
de la curva experimental de una bomba.
3. Equipos de Laboratorio:
a) Grupo para la prueba de bombas, Modelo H23.8DSU.
Figura 5.1 Grupo para el estudio de bombas centrífugas.
Rotámetro
Bombas
centrífugas.

3. 4. Investigar:
a) Defina turbomaquina.
b) ¿Cuándo se emplean bombas en un sistema de tuberías? Ejemplo.
c) Tipos de bombas y su clasificación.
d) ¿Qué son bombas rotodinámicas ó centrífugas? ¿Cómo funcionan?
e) Explique con una figura alusiva las partes de una bomba centrifuga.
f) ¿Qué representa la curva característica de una bomba? ¿Cómo se
construye?
g) ¿Qué es el punto de funcionamiento de un sistema de bombeo?
h) Definición de rendimiento de una bomba.
i) ¿Cuándo se dice que un sistema de bombas está en serie y cuando se dice
que esta en paralelo? Explique.
5. Nociones Básicas para desarrollar la Actividad Práctica:
Las bombas centrífugas prevén su nombre al hecho de que elevan el
líquido por la acción de la fuerza centrífuga, que la imprime un rotor,
colocado en su interior, el cual es accionado por un motor eléctrico.
La curva característica de una bomba es la representación grafica de la
relación entre la energía o altura de bombeo (HB) y el Caudal que es
posible de bombear el equipo (Q) para esa altura de bombeo. Esta relación
es única para cada equipo, es decir; para un valor de HB cualquiera, la
bomba será capaz de bombear un único Caudal. La altura manométrica o
HB y el caudal de una bomba varían según la velocidad de rotación del
motor. En el nuestro caso particular, se tienen dos equipos de bombeo, uno de
Velocidad fija y otro de Velocidad variables.
Determinación experimental de la HB desarrollada por una bomba
centrifuga
La HB desarrollada por una bomba se determina midiendo la
presión en la aspiración o presión de succión (Ps) y en la salida de la
bomba o descarga (Pd), calculando las velocidades mediante la
división del caudal de salida entre las respectivas áreas de las secciones
transversales y teniendo en cuenta la diferencia de altura entre la
aspiración y la descarga. Si aplicamos la ecuación de Bernoulli entre la
succión y la descarga del sistema que se muestra entonces, tenemos lo
siguiente:

4. D
D
D
S
Z
g
V
P
hf
hk
HB
Zs
g
Vs
P








2
2
2
2


D
D
Z
Ps
P
HB 







 


Aplicando Bernoulli entre la succión y la Descarga:
Como la longitud entre la succión y la descarga es tan corta hf=0 y
como la cantidad de accesorios es poca hK=0 también. Además si colocamos el
datum en la base de la bomba Zs = 0. Adicionalmente, se sabe que los
diámetros tanto de la succión como de la descarga son idénticos, entonces los
términos de energía cinética se cancelan a ambos lados de la ecuación, y nos
queda la siguiente expresión para la Energía que suministra la bomba (HB):
De tal forma que para determinar experimentalmente la
energía de bombeo solo se necesita conocer las presiones que marcan
tanto el manómetro de succión como el de Descarga, y al mismo
tiempo la altura a la cual están colocados cada unote ellos.
Manómetro de
Descarga
Manómetro de
Succión
Tanque de
almacenamiento
FIGURA 5.2. Esquema del sistema y disposición de los manómetros
Z d

5. C
BQ
AQ
HB 

 2
Para determinar el caudal que fluye por la Bomba, se dispone de un
Rotámetro colocado a la salida de cada bomba (Ver figura 5.1).
La curva característica de una bomba centrifuga tiene la
forma que se muestra a continuación:
Y la ecuación o curva de ajuste, es la siguiente:
Determinación experimental de la curva de eficiencia de una bomba
centrífuga
La eficiencia de una bomba es la relación porcentual entre la
potencia que es entregada al fluido PH (potencia hidráulica) y la
potencia consumida por el motor PM (potencia motor) para cederle
esta potencia al fluido.
Q
HB
Pe
PM
PH
Figura 5.3. Relación entre la potencia de entrada (Pe) y la potencia de salida (PH)

6. 
cos
*
*I
V
Pe 
HB
Q
PH *
*


100
*
cos
*
*
*
*
100
*
(%)



I
V
HB
Q
PM
PH


Cuando un líquido fluye a través de una bomba, sólo parte de
la energía comunicada por el eje del impulsor es transferida el fluido.
Existe fricción en los cojinetes y juntas, no todo el líquido que atraviesa
la bomba recibe de forma efectiva la acción del impulsor, y existe una
perdida de energía importante debido a la fricción del fluido. Ésta
pérdida tiene varias componentes, incluyendo las pérdidas por choque
a la entrada del impulsor, la fricción por el paso del fluido a través del
espacio existente entre las palas o álabes y las pérdidas de alturas al
salir el fluido del impulsor. El rendimiento de una bomba es bastante
sensible a las condiciones bajo las cuales esté operando. El rendimiento
h de una bomba viene dado por
La potencia de entrada esta representada por la potencia que
acciona el motor, es decir; la energía proveniente del suministro
eléctrico o de la toma eléctrica a la cual esta conectada el equipo.
Dicha potencia es igual a:
Donde; V: voltaje
I : Intensidad
La potencia de salida esta representada por la potencia
hidráulica, cuya ecuación es la siguiente:
La eficiencia entonces viene dada por la expresión:
Sistemas de Bombas. (Serie y paralelo)
Cuando en determinado sistema se requiera aumentar la
energía de Bombeo HB entonces, se pueden disponer de dos (2) o más
bombas en serie de la siguiente manera:
Bomba 1 Bomba 2
Figura 5.4. Sistema de Bombas en serie.

7. En este Caso el caudal que bombean las dos (2)
bombas no se vera afectada sino que la altura de bombeo se
duplicara, así:
HB (sistema en serie) = H Bomba1 + H Bomba2
Q (sistema en serie) = Q bomba1 = Q bomba2
Cuando en determinado sistema se requiera aumentar el –
caudal, entonces, se pueden disponer de dos (2) o más bombas en
paralelo de la siguiente manera:
En este Caso el la energía de bombeo HB del sistema
no se vera afectada, en cambio el caudal del sistema será el que
bombean las dos (2) bombas; es decir, se duplicara, así:
Q (sistema en paralelo) = Q bomba1 + Q bomba2
HB (sistema en serie) = H Bomba1 = H Bomba2
6. Procedimiento para realizar la Practica:
6.1) Se enciende el tablero de Control para garantizar el suministro de energía
eléctrica al motor del las bombas.
6.2) Se pone en marcha el motor de la bomba que se requiera ensayar. Esto,
se lleva acabo mediante la perilla que se encuentra en el tablero.
6.3) El siguiente paso es verificar el caudal que fluye por el Rotámetro y
anotarlo en la tabla de Datos.
6.4) Luego se procede a leer las presiones tanto de descarga como de succión
en los manómetros respectivos. Asimismo, se verifican los valores de voltaje e
intensidad que muestra el tablero d control.
Bomba 1
Bomba 2
Figura 5.5. Sistema de bomba en paralelo.

8. 6.5) Posteriormente, se disminuye el caudal cerrando la válvula principal para
obtener otro punto que permita construir la curva característica. Luego se
repite el paso 6.3 y 6.4 hasta obtener al meno 10 mediciones para cada
bomba.
7. Tabla de datos:
Velocidad de rotación de la Bomba ( rpm ) =
Zd ( metros) =
# Q
Rotámetro
( m3/ hora)
Presión de
succión
( cms de Hg)
Presión de
descarga
(Bar)
Voltaje
( voltios)
Intensidad
( amp)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Figura 5.6. Manómetros de succión y Descarga

9. D
D
Z
Ps
P
HB 







 


HB
Q
PH *
*



cos
*
*I
V
Pe 
100
*
cos
*
*
*
*
100
*
(%)



I
V
HB
Q
PM
PH


8. Tabla de Resultados:
8.1) Curva Característica de una bomba centrifuga.
Velocidad de rotación de la Bomba ( rpm ) =
# Q Rotámetro
( litros / min)
(1)
Presión
De
succión
(Kg / mt2)
(2)
Presión
de
descarga
( Kg / mt2)
(3)
HB
( mts)
(4)
PH
(Kg .mts/seg)
(5)
Pe
(Kg .mts/seg)
(6)
Efic.
%
(7)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
(1) transformar Q ( m3/ hora) a Q ( litros / min)
(2) transformar la Ps de mm de Hg a Kg / mt2
(3) transformar la Pd de Bar a Kg / mt2
(4) se calcula así;
(5)
(6)
(7)
9. Gráficas a Realizar:
9.1) Curva Característica de (1) una bomba centrifuga. (HB vs Q)
9.2) Curva de Eficiencia de (1) una bomba (Eficiencia % Vs Q)
9.3) Curva Característica de dos (2) Bombas en Paralelo a partir de la curva
característica de una bomba.
9.4) Curva de (3) tres Bombas colocadas en serie a partir de la curva
característica de una bomba.

10. C
BQ
AQ
HB 

 2
C
BQ
AQ
H 

 1
2
1
1
C
BQ
AQ
H 

 2
2
2
2
C
BQ
AQ
H 

 3
2
3
3
10. Analizar y concluir:
10.1) Determine la Ecuación de la curva característica. Para ello, deben
estimarse los valores de los coeficientes A, B y C del siguiente polinomio.
Para determinar estos coeficientes se debe proceder así:
Se traza la línea de tendencia en la grafica HB vs Q
Se toman tres (3) puntos cualesquiera que pertenezcan a
dicha línea de tendencia H1, B1, H2, B2, y H3, B3.
Se sustituyen en la ecuación polinomica los tres pares
seleccionados en el paso anterior.
Se obtienen tres ecuaciones de la siguiente forma:
Si se resuelve el sistema de ecuaciones anterior se pueden
conocer los valores de las tres incógnitas que serian los
coeficientes A. B y C.
Finalmente conociendo los valores de estos coeficientes se
puede obtener la Ecuación del Polinomio
correspondiente a la curva característica de una Bomba.
10.2) Luego de Trazar la curva de tendencia en la gráfica de eficiencia,
Determine el valor de eficiencia máxima.