Desarrollo de un banco para ensayos de control de bombas centrífugas

Vista sencilla de ítem
dc.contributor.advisorRoa Prada, Sebastiánspa
dc.contributor.authorJaimes Saavedra, Cristian Fabianspa
dc.contributor.cvlacRoa Prada, Sebastián [0000295523]*
dc.contributor.googlescholarRoa Prada, Sebastián [xXcp5HcAAAAJ]*
dc.contributor.orcidRoa Prada, Sebastián [0000-0002-1079-9798]*
dc.contributor.researchgateRoa Prada, Sebastián [Sebastian_Roa-Prada]*
dc.contributor.researchgroupGrupo de Investigación Control y Mecatrónica - GICYMspa
dc.contributor.researchgroupGrupo de Investigaciones Clínicasspa
dc.contributor.scopusRoa Prada, Sebastián [24333336800]*
dc.coverageBucaramanga (Colombia)spa
dc.coverage.campusUNAB Campus Bucaramangaspa
dc.date.accessioned2020-06-26T19:45:23Z
dc.date.available2020-06-26T19:45:23Z
dc.date.issued2016
dc.degree.nameIngeniero Mecatrónicospa
dc.description.abstractLa bomba centrifuga es por excelencia el equipo de bombeo más utilizado para transporte de fluidos, tanto para las actividades cotidianas del ser humano como en la industria. El principio de operación de las bombas centrifugas hace que estas funcionen inevitablemente en puntos de operación diferentes a su punto de mayor eficiencia. Al interior de este documento se encontrara el modelado del banco de ensayos de control, el diseño del controlador con el fin de maximizar la eficiencia del sistema, la selección de sensores y actuadores para el banco según los datos del modelado y finalmente se encuentra la construcción y puesta en marcha del banco de ensayos según los resultados del modelado y las normativas que rigen la construcción de estos tipos de laboratorios.spa
dc.description.abstractenglishThe centrifugal pump is par excellence the most widely used pumping equipment for the transport of fluids, both for daily human activities and in industry. The principle of operation of centrifugal pumps makes them inevitably work at operating points other than their point of greatest efficiency. Inside this document you will find the modeling of the control test bench, the design of the controller in order to maximize the efficiency of the system, the selection of sensors and actuators for the bench according to the modeling data and finally the construction is found. and commissioning of the test bench according to the results of the modeling and the regulations that govern the construction of these types of laboratories.eng
dc.description.degreelevelPregradospa
dc.description.learningmodalityModalidad Presencialspa
dc.description.tableofcontents1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 1 2. OBJETIVOS ................................................................................................................................... 1 2.1 Objetivo general ........................................................................................................................ 1 2.2 Objetivos específicos ................................................................................................................. 1 3. JUSTIFICACIÓN............................................................................................................................. 2 4. ESTADO DEL ARTE ....................................................................................................................... 4 5. MARCO TEÓRICO ......................................................................................................................... 6 5.1 Partes de una Bomba Centrífuga .............................................................................................. 6 5.1.1 Entrada y Salida .................................................................................................................. 7 5.1.2 Rodete o “Impeller” ........................................................................................................... 7 5.1.3 Voluta y difusor .................................................................................................................. 8 5.2 Curvas de desempeño ............................................................................................................... 9 5.2.1 Cabeza ................................................................................................................................ 9 5.2.2 Diferencial de presión en la bomba ................................................................................. 11 5.2.3 Diferencial de Presión Geodésica: .................................................................................... 11 5.2.4 Potencia ............................................................................................................................ 11 5.2.5 Potencia Hidráulica: ......................................................................................................... 12 5.2.6 Eficiencia........................................................................................................................... 12 5.2.7 Carga neta de succión positiva, NPSH .............................................................................. 13 5.3 Pruebas de desempeño de bombas ........................................................................................ 14 5.3.1 Gasto ................................................................................................................................ 15 5.3.2 Cargas ............................................................................................................................... 15 5.3.3 Velocidad .......................................................................................................................... 16 5.4 Leyes de Afinidad .................................................................................................................... 17 5.4.1 Capacidad volumétrica ..................................................................................................... 17 5.4.2 Presión o cabeza ............................................................................................................... 17 5.4.3 Potencia ............................................................................................................................ 18 5.4.4 Cambios de Flujo, presión y potencia .............................................................................. 18 5.4.5 Cambios de la curva de la bomba .................................................................................... 19 5.5 Control de sistemas de bombeo ............................................................................................. 21 5.6 Modelos de Sistemas de Bombeo ........................................................................................... 24 6. MODELO MATEMÁTICO DEL SISTEMA DE BOMBEO ................................................................. 33 6.1 Modelado del Motor eléctrico asíncrono ............................................................................... 34 6.2 Modelado de la Bomba ........................................................................................................... 36 6.3 Modelado de la Tubería .......................................................................................................... 36 6.4 Modelado de la válvula de control de caudal ......................................................................... 37 7. DISEÑO DE LA ESTRATEGIA DE CONTROL OPTIMO PARA MAXIMIZAR LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DEL SISTEMA DE BOMBEO ........................................................................................... 40 7.1 Cambios en la eficiencia de la bomba con la acción de control .............................................. 48 7.2 Maximización de la eficiencia del sistema .............................................................................. 53 8. INGENIERÍA DE DETALLE DEL DISEÑO DEL BANCO DE PRUEBAS DE BOMBAS CENTRÍFUGAS .. 57 8.1 Normas para el diseño del banco de ensayos ......................................................................... 57 8.2 Diseño CAD del banco de pruebas .................................................................................... 59 9. SELECCIÓN DE INSTRUMENTACIÓN, SENSORES Y ACTUADORES ............................................. 60 9.1 Sensor de Presión .................................................................................................................... 60 9.2 Sensor de Caudal ..................................................................................................................... 61 9.3 Bomba eléctrica Barnes EC-220 ............................................................................................. 61 9.4 Variador de Frecuencia ........................................................................................................... 62 10. DESARROLLO DE SOFTWARE PARA ADQUISICIÓN DE DATOS Y GENERACIÓN DE CURVAS DE DESEMPEÑO DEL SISTEMA DE BOMBEO ........................................................................................... 63 10.1 Interfaz de generación de curvas características .................................................................. 63 11. CONSTRUCCIÓN, MONTAJE Y AJUSTE DEL BANCO ............................................................... 66 12. PUESTA EN MARCHA DEL BANCO ......................................................................................... 70 13. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................................ 72 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................... 73 ANEXOS ............................................................................................................................................. 76spa
dc.format.mimetypeapplication/pdfspa
dc.identifier.instnameinstname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABspa
dc.identifier.reponamereponame:Repositorio Institucional UNABspa
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/20.500.12749/1598
dc.language.isospaspa
dc.publisher.facultyFacultad Ingenieríaspa
dc.publisher.grantorUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABspa
dc.publisher.programPregrado Ingeniería Mecatrónicaspa
dc.relation.referencesJaimes Saavedra, Cristian Fabian (2016). Desarrollo de un banco para ensayos de control de bombas centrífugas. Bucaramanga (Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABspa
dc.relation.references[1] Culman.M. (2013). Evaluación del impacto en la calidad de la potencia y la eficiencia energética de los métodos de regulación de caudal en bombas. Facultada de Ingenierias Fisico-mecanicas. Universidad Autonoma de Bucaramanga.spa
dc.relation.references[2] Alvarez Naranjo J. E., Quintero Riaza H. y Lopez J. F. Comportamiento no lineal y caótico en una bomba centrifuga operando en estado de cavitación. Escuela de Ingenieria Mecanica. UIS.spa
dc.relation.references[3]Noguera Polania J. y Robles Alagrin C. Control predictivo-cooperativo para operar una red de bombas centrifugas en un sistema seria de poliductos. Escuela de Ingenieria Mecanica. UIS.spa
dc.relation.references[4] Zerquera Izquierdo, M. y Sánchez Jiménez, J. (2010). Operación óptima de bombas en paralelo empleando variadores de velocidad. Ingenierías, Vol. XIII, No.46.spa
dc.relation.references[5] Marchi, J. y Morgenstern, R. (2008). Benefits of conducting periodic critical pump hydraulic and mechanical performance audits. Memorias del Evento ASME 2008 Power Conference. doi:10.1115/POWER2008-60130spa
dc.relation.references6] Martinez, J. J. y Ramirez, J. M. (2000) Control óptimo para motores de inducción. Energía y Computación, 9 (2), 20-25spa
dc.relation.references[7] Kerschberger, P. y Gerhrer, A. (2010). Performance optimization of high specific speed pump turbines by means of numerical flow simulation (CFD) and model testing. International Journal of Fluid Machinery and Systems, 3 (4), 352-359.spa
dc.relation.references[8] González, Y. (2007) 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 Eléctricaspa
dc.relation.references[9] Guano Bermeo, Andres Rodrigo. Jijón Vaca, Francisco Javier (2014). Diseño y construcción de un banco de pruebas para bombas centrífugas, utilizando PLC-VARIADOR-bomba, para la obtención del punto de operación de la interacción bomba-sistema, en el laboratorio de redes industriales y control de procesos de la Universidad de las Fuerzas Armadas-ESPE Extensión Latacunga. Departamento de Eléctrica y Electrónica. Carrera Ingeniería Electrónica e Instrumentación. ESPE. Extensión Latacunga.spa
dc.relation.references[10] Díaz F. (2006). Construcción y puesta en marcha de un banco de cavitación para bombas centrífugas pequeñas. Scientia et Technica Año XII, No 30, 125-130.spa
dc.relation.references[11] Barrera, L. (2010). Banco de pruebas para el estudio de cavitación en una bomba centrifuga mediante análisis de vibraciones mecánicas. Tesis de pregrado. Universidad Industrial de Santander. Escuela de Ingeniería Mecánicaspa
dc.relation.references[12] Garcia, H; Suarez J. (2010). Diseño, construcción y puesta a prueba de un banco de bombas centrifugas en serie, paralelo y mixto. Tesis de pregrado. Universidad Industrial de Santander. Escuela de Ingeniería Mecánicaspa
dc.relation.references[13] E. Cavazzana (2007), Comparison of White box and black box models of a real hydraulic pumping system using a variable speed drive. Universidad Federal de minas Gerais. Brazil.spa
dc.relation.references[14] P. Gogolyuk (2010), Mathematical Modeling of a Synchronous Motorand Centrifugal Pump Combination in Steady State. IEEE databasespa
dc.relation.references[15] G. Janevska (2013), Mathematical modeling of pump System. IEEE databsespa
dc.relation.references[16] Grundfos Research and Technology. The centrifugal Pump. Descargado de: www.grundfos.com, el dia 10 de enero de 2015.spa
dc.relation.references[17] Bomba Centrifuga. Tomado de la red el dia 25 de marzo del 2015 de la URL: http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn206.htmlspa
dc.relation.references[18] Bomba Centrifuga. Tomado de la red el dia 25 de marzo del 2015 de la URL: http://ocwus.us.es/ingenieria-agroforestal/hidraulica-y-riegos/temario/Tema%207.%20Bombas/tutorial_04.htmspa
dc.relation.references[19] Bomba Centrifuga. Tomado de la red el dia 25 de marzo del 2015 de la URL: http://www.ingenierocivilinfo.com/2012/01/curvas-caracteristicas-de-las-bombas.htmlspa
dc.relation.references[20] Viejo Zubicaray, Bombas teoría, diseño y aplicaciones. Editorial Noriega. Mexico.spa
dc.relation.references[21]Engineering Toolbox. Affinity Laws, Tomado de la red el dia 01 de septiembre del 2015 de la URL: http://www.engineeringtoolbox.com/affinity-8.htmllaws-d_40spa
dc.relation.references[22] Europump. Variable speed pumping. Tomado de la red el dia 01 de septiembre del 2015 de la URL: https://www1.eere.energy.gov/manufacturing/tech_assistance/pdfs/variable_speed_pumping.pdfspa
dc.relation.references[23] Affinity laws. Tomado de la red el dia 01 de septiembre del 2015 de la URL: http://www.pumpfundamentals.com/yahoo/affinity_laws.pdfspa
dc.relation.references[24] SUNDYNE (2004). Centrifugal pump control bulletin.spa
dc.relation.references[25] Norma ASME PTC 8.2 1990 “Performance test codes, Centrifugal Pump”spa
dc.relation.references[26] Norma ISO 9906 Del 2012. “Rotodynamic pumps -- Hydraulic performance acceptance tests -- Grades 1, 2 and 3”.spa
dc.relation.references[27] Siemenes. Manual de usuario Micromaster 420. Tomado de la red el dia 13 de Junio del 2016 de la URL: https://cache.industry.siemens.com/dl/files/704/6515704/att_95840/v1/opspa.PDF.spa
dc.relation.references[28] National Instruments. Introduccion a labview. Tomado de la red el dia 01 de Junio del 2016 de la URL: ftp://ftp.ehu.es/cidira/dptos/depjt/Instrumentacion/BK-ANGEL/10_LabVIEW/Introducci%F3n.PDFspa
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccessspa
dc.rights.accessrightshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2spa
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia*
dc.rights.localAbierto (Texto Completo)spa
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/*
dc.subject.keywordsMechatronic Engineeringeng
dc.subject.keywordsCentrifugal pumpseng
dc.subject.keywordsPumps (Machines)eng
dc.subject.keywordsInvestigationseng
dc.subject.keywordsAnalysiseng
dc.subject.keywordsTest bencheng
dc.subject.keywordsSensorseng
dc.subject.keywordsEnergy efficiencyeng
dc.subject.lembIngeniería mecatrónicaspa
dc.subject.lembBombas centrífugasspa
dc.subject.lembBombas (Máquinas)spa
dc.subject.lembInvestigacionesspa
dc.subject.lembAnálisisspa
dc.subject.proposalBanco de ensayosspa
dc.subject.proposalSensoresspa
dc.subject.proposalEficiencia energéticaspa
dc.titleDesarrollo de un banco para ensayos de control de bombas centrífugasspa
dc.title.translatedDevelopment of a bench for centrifugal pump control testseng
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.driverinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis
dc.type.hasversioninfo:eu-repo/semantics/acceptedVersion
dc.type.localTrabajo de Gradospa
dc.type.redcolhttp://purl.org/redcol/resource_type/TP

Archivos

Bloque original

Mostrando 1 - 2 de 2
Miniatura
Nombre:
2016_Tesis_Cristian_Fabian_Jaimes_Saavedra.pdf
Tamaño:
2.77 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descripción:
Tesis
Descargar
Miniatura
Nombre:
2016_Matlab_Cristian_Fabian_Jaimes_Saavedra.zip
Tamaño:
1.31 MB
Formato:
Unknown data format
Descripción:
Matlab
Descargar

Colecciones

Pregrado Ingeniería Mecatrónica
Grupo de Investigaciones Clínicas
Grupo de Investigación Control y Mecatrónica - GICYM