GUIONES DE LAS PRÁCTICAS DOCENTES

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1 GUIONES DE LAS PRÁCTICAS DOCENTES Práctica 1. Punto operación de una bomba Punto de operación Objetivos. Los objetivos de esta práctica son: 1. Determinar la curva motriz de una bomba.. Determinar la curva resistente de la instalación 3. Determinar el punto de operación de la instalación. Introducción teórica. La curva motriz de una bomba relaciona la energía útil entregada por la bomba al fluido, H h bu, y el caudal que impulsa la bomba. Para determinar estas variables se emplean las siguientes ecuaciones: P P (.1) z1 hb, u z ht, e hl 1g g g g W gh b, u b, u (.) donde h bu, es la energía útil en forma de altura que aporta la bomba al fluido medida en m, y Wbu, es la potencia útil entregada por la bomba al fluido. El rendimiento total de una bomba se mide con el cociente entre la potencia útil entregada por la bomba al fluido y la potencia eléctrica consumida por el motor eléctrico: W bu, bombamotor (.3) Welect La curva resistente de una instalación representa la energía requerida por el fluido para circular por la instalación venciendo las pérdidas de carga es y es del circuito.

2 La determinación de las pérdidas de carga es en tuberías se realiza empleando las ecuaciones: h L f D g S (.4) D Re (.5) (.6) Para las pérdidas es en los accesorios de la instalación se emplea la ecuación: h K L g (.7) Una vez obtenidas la curva motriz de una bomba H H( ) y la curva resistente de una instalación H H( ) se obtiene el punto de operación de la instalación en el resistente punto de corte de ambas curvas. Para más detalles consultar la teoría en el capítulo 8 y 11 de los apuntes de la asignatura. motriz Descripción de la instalación. Se compone de una red de tubos de diferentes materiales y diámetros con accesorios, que permite medir los valores de presión, en diferentes puntos. Una bomba centrífuga impulsa el agua desde un depósito acumulador. Mediante una válvula situada en la descarga de la bomba, se regula el flujo de agua. El flujo de agua puede dirigirse mediante válvulas a las distintas partes de la instalación, circulando por la conducción o accesorio elegido. Además, consta de un sistema electrónico para la adquisición de datos, que permitirán obtener los datos requeridos para la realización de la práctica: perdida de presión, temperatura del fluido circulante y caudal. La tabla recoge la información de las dimensiones y características de los tramos. La tabla 3 recoge información de los accesorios existentes en cada tramo.

3 Elementos que componen la instalación. La instalación está compuesta por los siguientes elementos: Tuberías de diferentes diámetros y materiales: PC, PP-R80, multicapa, cobre, etc. Línea de accesorios: válvula de retención, válvula de bola, codo 90 º, te, etc. Bomba centrífuga vertical multicelular de Grundfos, modelo CP3-31 a 380 n=900 rpm Qmax=3 m 3 /h Caudalímetro con escala l/h Sensores de presión 0 6 bar Sensor para la medida de temperatura del fluido circulante Método experimental. A continuación se detallan los pasos a seguir para resolver la práctica. Todos los cálculos y resultados se entregarán en un único archivo del programa EES. 1. Obtención de la curva motriz de la bomba. Para obtener esta curva, se tomarán datos de presión y caudal para reconstruir la curva desde el punto de válvula cerrada hasta el punto de válvula abierta. Antes de arrancar la bomba, se realizarán las siguientes comprobaciones: a. Llaves de paso de línea a estudio: desde posición abierta hasta cerrada b. Nivel de agua suficiente en el depósito. Se conectará la bomba y se esperará hasta que se estabilice el caudal. Se tomará el valor del caudal (en principio con válvula cerrada 0 ) en m 3 /h y se anotará en la tabla 1. Se anotará el valor de la presión en el punto de medida más próximo situado a la aspiración de la bomba. Esta presión se pasará a las unidades metros de columna de agua y se anotará en la tabla 1 como H. Ajustar la curva motriz resultante a una expresión del tipo H a b* Repetir los dos pasos anteriores hasta completar la tabla 1. motriz. Obtención de la curva resistente de la instalación. Para obtener esta curva, se determinará mediante el programa EES las pérdidas de carga es y es de la instalación. A partir de estas pérdidas se determinará la energía necesaria en términos de altura H. Mediante el programa EES se variará el caudal para construir la curva resistente de la instalación.

4 Determinar las pérdidas es de cada tramo mediante las ecuaciones.4,.5 y.6. Determinar las pérdidas es de cada tramo mediante la ecuación.7. Suponiendo un caudal de,4 m 3 /h, determinar la energía necesaria, en términos de altura mediante la ecuación 1. Mediante el programa EES construir una tabla paramétrica y variar el caudal para construir la curva resistente, determinando para cada caudal la altura necesaria, H, en m. Ajustar la curva resistente resultante a una expresión del tipo H c d * resistente 3. Obtención del punto de operación de la instalación. Representar la gráfica de la curva motriz ajustada de la bomba, H a b* motriz Representar la gráfica de la curva resistente de la instalación, H c d * resistente Encontrar el punto de corte resolviendo el sistema de ecuaciones. Obtener el punto de operación y las condiciones de altura y caudal que hay en la instalación. Experiencia TABLA 1. CÁLCULO DE LA CURA MOTRIZ DE LA BOMBA [m 3 /h] 1 0 0,3 3 0,4 4 0,6 5 0,8 6 1,0 7 1, 8 1,4 9 1,6 10 1,8 11,0 1, 13,4 14,6 15,7 P [bar] H [m] W bu, [W]

5 TABLA. LINEAS DE ESTUDIO MATERIAL DIAM. EXTERIOR DIAM. INTERIOR K (mm) (mm) (mm) MULTICAPA 3 8 0,007 ACERO INOXIDABLE 8 6 0,05 ACERO ,15 GALANIZADO PP-R ,007 COBRE 0 0,0015 COBRE 8 6 0,0015 TABLA 3. LINEA DE ACCESORIOS ACCESORIO LONGITUD EQUIALENTE (m) álvula de retención de York 1 0,6 álvula de retención de clapeta 1 0,75 Filtro 1,85 álvula de bola en PC 3 mm 0,6 álvula de zapata 1 0,6 Te derivación de ramal de 3 mm PC 4,10 Codo 90º de 3 mm PC 1,01 álvula de bola de acero 1 0,6 Codo 45º de 3 mm PC 0,56 álvula de zapata 1 0,6

6 Práctica. Flujo en tuberías Flujo en tuberías Objetivos. Los objetivos de esta práctica son: 1. Determinar la pérdida de carga en tipos de tuberías.. Determinar la pérdida de carga en accesorios Introducción teórica. La determinación de las pérdidas de carga es en tuberías se realiza empleando las ecuaciones: (.8) S D Re (.9) h L f D g Para las pérdidas es en los accesorios de la instalación se emplea la ecuación: (.10) h K L (.11) g Descripción de la instalación. Se compone de una red de tubos de diferentes materiales y diámetros con accesorios, que permite medir los valores de presión, en diferentes puntos. Una bomba centrífuga impulsa el agua desde un depósito acumulador. Mediante una válvula situada en la descarga de la bomba, se regula el flujo de agua. El flujo de agua puede dirigirse mediante válvulas a las distintas partes de la instalación, circulando por la conducción o accesorio elegido. Además, consta de un sistema electrónico para la adquisición de datos, que permitirán obtener los datos requeridos para la realización de la práctica: perdida de presión, temperatura del fluido circulante y caudal. La unidad permite analizar la pérdida de carga en conducciones de superficie rugosa o lisa, pudiendo seleccionar diversos diámetros, así como las pérdidas de forma o accidentales en accesorios, incluyendo el estudio de filtros y válvulas.

7 Elementos que componen la instalación. La instalación está compuesta por los siguientes elementos: Tuberías de diferentes diámetros y materiales: PC, PP-R80, multicapa, cobre, etc. Línea de accesorios: válvula de retención, válvula de bola, codo 90 º, te, etc. Bomba centrífuga vertical multicelular de Grundfos, modelo CP3-31 a 380 n=900 rpm Qmax=3 m 3 /h Caudalímetro con escala l/h Sensores de presión 0 6 bar Sensor para la medida de temperatura del fluido circulante Método experimental. A continuación se detallan los pasos a seguir para resolver la práctica. 1. Cálculo de la pérdida de carga en cada tubería. Se establece la circulación por la tubería objeto de estudio, accionando las válvulas correspondientes Se conecta los sensores de presión en el tramo a experimentar. Se pone en funcionamiento la bomba y se fija un régimen cuya pérdida de carga entre en la capacidad y rango de medida de los sensores, expulsando el aire de todos los conductos. Se toman los datos para la determinación del caudal y sin variar el régimen registramos la lectura de la pérdida de carga, h. Repetir la prueba varias veces y obtener el valor medio de h. Repetir la experiencia 1 en de las diferentes tuberías de la instalación. Comparar los resultados con la pérdida de carga calculada mediante la ecuación.5.. Cálculo de la pérdida de carga en cada accesorio. Se establece la circulación por el conducto objeto de estudio (línea 7 o línea de accesorios), accionando las válvulas correspondientes, de forma que todo el flujo circule por el accesorio. Se conecta los sensores de presión en el accesorio a experimentar. Se pone en funcionamiento la bomba y se fija un régimen. Se toman los datos para la determinación del caudal y sin variar el régimen se registra la lectura de la pérdida de carga, h. Se repite la prueba varias veces y se obtiene un valor medio. Mediante la ecuación.6 se determina el coeficiente de pérdida del accesorio, K L. Se repite la experiencia con de los 6 accesorios. TABLA 1a. CÁLCULO DE LA PÉRDIDA DE CARGA MAYOR EN LA TUBERÍA Experiencia h ecuación.5 [m]

8 TABLA 1b. CÁLCULO DE LA PÉRDIDA DE CARGA MAYOR EN LA TUBERÍA Experiencia h ecuación.5 [m] TABLA a. CÁLCULO DE LA PÉRDIDA DE CARGA MENOR EN EL ACCESORIO Experiencia h [m] K L TABLA b. CÁLCULO DE LA PÉRDIDA DE CARGA MENOR EN EL ACCESORIO Experiencia h [m] K L

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