Diseño bomba radial

E.T.S.I.I. VIGO
DISEÑO DE UNA BOMBA RADIAL

AUTOR: DAVID REY LÓPEZ
ASIGNATURA: DISEÑO DE MÁQUINAS HIDRÁULICAS Y SISTEMAS OLEONEUMÁTICOS
CURSO: 2010-2011

ÍNDICE
1-DATOS DE PARTIDA
2-NÚMERO ESPECÍFICO DE REVOLUCIONES
3-NÚMERO DE ESCALONAMIENTOS
4-ESTIMACIÓN DE RENDIMIENTOS
5-NÚMERO DE ÁLABES
6-DIÁMETRO DEL EJE
7-DIÁMETRO DEL CUBO
8-DIÁMETRO DE ASPIRACIÓN
9-ENTRADA DEL RODETE(DIÁMETRO, ÁNGULO, ANCHO)
10-SALIDA DEL RODETE (DIÁMETRO, ANCHO, ÁNGULO)
11-TRIÁNGULOS DE VELOCIDADES
12-TRAZADO DEL ÁLABE POR PUNTOS
13-ESPESOR DEL ÁLABE
14-CAJA ESPIRAL
ANEXOS


1-DATOS DE PARTIDA
Altura: H = 30 m
Caudal: Q = 100 m3/h
Régimen: N = 1450 rpm (motor asíncrono de 2 pares de polos)
Fluido: Agua
2-NÚMERO ESPECÍFICO DE REVOLUCIONES
En el caso de que el fluido sea agua,como en nuestro caso, obtenemos este parámetro a partir de la siguiente expresión:
ns=[3.65*n*√Q]/H3/4 [n] = rpm [Q] = m3/s [H] = m
El valor que se obtiene es de 68.8, que se encuentra dentro del intervalo [40,140] correspondiente a rodetes radiales. Por tanto tenemos una bomba radial.
3-NÚMERO DE ESCALONAMIENTOS
Como el ns obtenido se encuentra dentro del rango, no necesitamos realizar variosescalonamientos ya que podemos suponer nsz=ns, por lo que z=1.
4-ESTIMACIÓN DE RENDIMIENTOS
Calculando la potencia de la bomba y con el número específico de revoluciones calculado anteriormente, se puede ir a la figura 1 del anexo 1 y estimar un rendimiento total:
W= ρgQH = 8.17 KW
Con: g = 9.8 m/s2 y ρ = 1000 kg/m3 (densidad del agua)
Vemos que el rendimiento total va a estarsobre el 70%.
Con las gráficas del programa CFTurbo podemos obtener los valores de los diferentes rendimientos (anexo 1).
Para ello debemos calcular previamente nq:
nq = ns/3.65 = 18.85
Por tanto, los valores de los rendimientos son:
ηh = 0.88 ηv = 0.958 ηm = 0.984 ηr = 0.928
ηtot = ηh ηv ηm ηr = 77 %
5-NÚMERO DE ÁLABES
Para elcálculo del número de álabes utilizaremos la gráfica del anexo 2:
Z = 8 álabes
6-DIÁMETRO DEL EJE
Las dimensiones del rodete se pueden ver en la figura 1 del anexo 3.
Hallamos primeramente la potencia suministrada:
Pa = P / ηtot = 10.61 KW
Dimensionamos el eje a torsión:
Mt = Pa / [2πN/60] = 69.87 N.m
Utilizando la teoría del esfuerzo cortante máximo, dimensionamos el eje.
Usamos un S=12Mpa y un factor de seguridad de 1.5:
de ≥3√[16Mtcs/πSs] = 35.43 mm
Por tanto escogemos un valor de 36 mm.
7-DIÁMETRO DEL CUBO
El diámetro del cubo se toma como el diámetro del eje más 8-12 mm. Tomamos como valor del diámetro del cubo de + 10 mm:
dc = 46 mm
8-DIÁMETRO DE ASPIRACIÓN

en donde Q’’ = 1.01*Q y ca es la velocidad en la boca de aspiración:
Pero esta velocidad no la tenemos.Utilizamos la siguiente fórmula:
ca=kv √(2gH) donde kv es una constante (coef. Velocidad a la entrada) que está entre 0.1-0.3
Escogemos un valor de kv = 0.1:
ca = 2.42 m/s
Por lo tanto, obtenemos da:
da = 129.9 mm
Redondeamos a un valor de 130 mm.
9-ENTRADA DEL RODETE (DIÁMETRO, ÁNGULO, ANCHO)
-Diámetro de entrada del rodete
Para calcular el diámetro de entrada del rodete necesitamos calcularla velocidad u1 y para calcular ésta necesitamos estimar valores de v1 y β1.
Suponemos que el fluido entra en el rodete sin circulación con lo que α1 = 90º.
Por lo tanto, u1 = v1 / tg β1
Entonces, vamos a centrarnos en estimar v1 y β1. El ángulo β1 suele ser de entre 15 y 20º. Estimamos un valor de entrada de 15º.
La velocidad de entrada al rodete se relaciona con la velocidad en la aspiraciónmediante la expresión:
v1 = [1-1.05]ca
Consideramos que v1 = 1.05ca = 2.54 m/s
Entonces, u1 = 9.48 m/s
d1 = 60u1 / πN = 124.9 mm
Nos quedamos con un valor de 125 mm
-Ángulo de entrada
Para comenzar, tenemos que hacer una estimación del espesor del álabe. Por experiencia, podemos saber que el álabe va a tener un espesor en la entrada entre 4 y 8 mm. Vamos a escoger un valor intermedio,...