Análisis del comportamiento de los

parámetros hidráulicos y eléctricos para el

modelamiento mediante MATLAB de una
bomba centrifuga NK50-125/140 de 15HP
Ávila Rodríguez Rusbel M., Rivera Flores Edwin F.
Escuela de Ingeniería mecánica
eléctrica, UNTELS Lima, Perú
aanndre444qgmail.com
freman.riveflo@gmail.com

ABSTRACT. To develop the research, the quantitative and qualitative approach will be used in this project in addition to the curves.
While in the qualitative approach, observation will be used, because the investigation requires a systematic and prolonged evaluation of
its environment; giving rise to the search and collection of information on the main parameters of the centrifugal pump, that is, the flow
and head, the power, the performance and the NPSHR, these are the parameters that the manufacturers represent in the characteristic
curves of the pumps .; in the same way, field research will be used, in such a way that the collection of information is carried out in an
ideal way.

I. INTRODUCCIÓN
El desplazamiento de fluidos, líquidos o gases se desarrolla normalmente en sistemas de flujo, más o menos largos y
complejos que implican conducciones rectas, generalmente cilíndricas de diámetros variados, enlazadas por uniones
convenientes, curvaturas, codos, válvulas, etc. A través de estos sistemas el fluido sólo fluye espontáneamente si su energía
total disminuye en la dirección del flujo. De no ser así, habrá que comunicarle energía desde el exterior mediante dispositivos
tales como bombas, en el caso de líquidos, o compresores, soplantes o ventiladores, en el caso de gases. Tal aporte de energía
puede invertirse en aumentar la velocidad, la altura o la presión del fluido.
La cuantía de la energía que deberá suministrarse a un fluido para conseguir su desplazamiento por un sistema determinado
dependerá de su caudal, de la altura a que deba elevarse, de la presión con que se requiera al final de su recorrido, de las
longitudes y diámetros de los tramos rectos de conducción, de los accidentes intercalados entre ellos y de sus propiedades
físicas, fundamentalmente su viscosidad y su densidad.
En este trabajo utilizaremos una bomba centrifuga KSB monobloc( figura 1) para hacerle una prueba hidráulica y eléctrica
en la cual consiste en que se medirá los parámetros de presión, volumen y corriente y voltaje del motor teniendo la válvula en
primer instante cerrada luego abierto en un 50% después abierta en un 75% y por ultimo abierto completamente con la cual
podremos obtener los parámetros de presión en cada caso que nos marcará el manómetro que se encuentra en la tubería de
succión, luego obtendremos el volumen de agua en un tiempo establecido de 120 segundos y por ultimo mediremos la
corriente y el voltaje del motor en cada uno de los casos
Una vez obtenida los datos podremos hallar el caudal de la bomba con el volumen y el tiempo luego podemos hallar la
potencia del motor ya que tenemos la corriente y el voltaje y por último podemos hallar el BHP de la bomba con el caudal y la
presión y la eficiencia
*Modelo de la bomba centrifuga
Los modelos matemáticos para las curvas características de la bomba se dividen en dos partes fundamentales que describen
todo el proceso de transformación de la energía eléctrica, pasando por la energía mecánica hasta la conversión en energía
hidráulica
-Parte del motor de inducción
-Parte hidráulica de la bomba
En la Fig. 1 se puede apreciar físicamente la división de los elementos
II. METODO
Se utilizaron como materiales de evaluación una bomba centrifuga KSB Megabloc 050-032-200 Las principales
características técnicas de estas bombas (Figura 2), mostradas por el fabricante, según KSB son las siguientes:
tamaño DN 25 hasta 125 , tasa de flujo hasta 500 m3/h , elevación hasta 130 m , presión final hasta 16 bar , temperatura hasta
70 o C y rotación hasta 3500 rpm.
Megabloc
Tamaño DN 25 hasta 125
Tasa de flujo hasta 500 /h
Elevación hasta 130 m
Presión final hasta 16 bar
Temperatura hasta 70
Rotación hasta 3500 rpm

Figura 2. Característica Megabloc

A. Prueba de medición
La metodología de la experiencia contempló la utilización
de una instalación con los equipos e instrumentos siguientes:
Fuente energética: motor trifásico de 440V; b) corriente de arranque 70 imp. c)Amperimetro nominal de 12.3 Amp.;
d)presión nominal (ADT) 46.56 m.c.a ; e) Caudal Nominal (Q) 23.67 m 3/Hr y aparrtir de 20m 3/Hr la bomba baja su caudal
con lectura de presión y amperaje constante.
B. Durante la prueba de medición
Durante la evaluación se determinaron o midieron los parámetros siguientes: caudal, potencia Hp , potencia al freno BHP.
C. Para realizar las pruebas
• Caracterizar el motor eléctrico.
• Caracterizar las bombas hidráulicas a evaluar.
D. Caracterización del motor eléctrico
• Se colocó el wattímetro entre la entrada de la corriente y el motor
• Se midió el consumo del banco sin carga; N·m.
E. Caracterización de las bombas
Para esto fue necesario comprobar el sentido de rotación
 del árbol de la bomba y proceder según el giro, medir presión, temperatura, frecuencia de rotación y consumo de potencia,
procediéndose de la forma siguiente:
• Haremos las mediciones cuando la válvula este cerrada y abierta en un 50% , 75% y 100%.
• Registramos la presión de descarga
• se ubica el tanque para obtener el volumen de agua y medimos el tiempo.

F. Expresiones utilizadas para determinar los parámetros de salida de las bombas

1. Métodos para medir el caudal
v
Q= …(1)
T
Q = Caudal en metro cubico por hora, m 3/Hr
V = Volumen en metro cubico, m 3
T = Tiempo en hora, Hr
2. Hallando Potencia Motor
3 ⋅I ⋅v ⋅cos ∅
p= √ …(2)
746
I=Intensidad de corriente del motor en amperio, A
V = Tensión del motor, V
∅ = Angulo de desfase
3. BHP= Potencia al freno
GPMXpsi
BHP= …(3)
1715 xeff
GPM = Galones por minuto, gal/min
psi = Libras por pulgada cuadrada ,lb/ ¿2
Eff. = Eficiencia de la bomba expresada en decimal
 RESULTADOS Y DISCUSIÓN
III.
Según los resultados mostrados la bomba evaluada cumple satisfactoriamente con las características técnicas presentadas
por el fabricante; alcanzando los siguientes parámetros:

Porcentaje PRESION
CAUDAL VOLTAJE CORRIENTE POTENCIA TIEMPO VOLUMEN
de caudal DESCARGA
% m^3/Hr m Vol Amp HP seg m^3
1 0 0 55.6 440 6.5 5.31 5 0
2 3 1.02 55.5 440 6.5 5.31 120 0.03
3 6 1.54 55.2 440 6.5 5.31 120 0.05
4 9 2.2 55 440 6.5 5.31 120 0.07
5 12 2.65 55 440 6.5 5.31 120 0.09
6 15 3 55 440 6.5 5.31 120 0.10
7 18 3.45 55 440 6.6 5.39 120 0.12
8 21 4 55 440 6.6 5.39 120 0.13
9 25 4.25 55 440 6.6 5.39 120 0.14
10 27 4.64 54.99 440 6.6 5.39 120 0.15
11 30 4.8 54.97 440 6.6 5.39 120 0.16
12 33 5 54.95 440 6.6 5.39 120 0.17
13 39 5.3 54.94 440 6.7 5.48 120 0.18
14 42 5.75 54.9 440 6.7 5.48 120 0.19
15 45 6 54.85 440 6.7 5.48 120 0.20
16 48 6.6 54.82 440 6.7 5.48 120 0.22
17 50 7.68 54.8 440 6.8 5.56 120 0.26
18 53 8.45 54.6 440 7 5.72 120 0.28
19 56 10.2 54.2 440 7.4 6.05 120 0.34
20 59 11.54 53 440 7.8 6.37 120 0.38
21 62 13.8 53 440 8 6.54 120 0.46
22 65 15.5 53 440 8.5 6.95 120 0.52
23 68 17 52.5 440 9 7.36 120 0.57
24 71 18.65 52.3 440 9.4 7.68 120 0.62
25 75 20.35 52.1 440 9.6 7.85 120 0.68
26 78 20.4 52 440 9.6 7.85 120 0.68
27 81 20.45 51.85 440 9.6 7.85 120 0.68
28 84 20.5 51.8 440 9.6 7.85 120 0.68
29 87 20.52 51.65 440 9.6 7.85 120 0.68
30 90 20.54 51.6 440 9.6 7.85 120 0.68
31 93 20.8 51.4 440 9.65 7.89 120 0.69
32 96 21 51.2 440 9.65 7.89 120 0.70
33 100 21.5 50.7 440 9.65 7.89 120 0.72
Figura 1: Curva característica de la bomba

La curva característica de la bomba, muestra un comportamiento típico de una bomba centrifuga, en la cual la altura de
elevación disminuye suave y regularmente a medida que el caudal aumenta

Figura 1: presión vs caudal

Figura 2: En la siguiente grafica se muestra el comportamiento del caudal con respecto a la potencia donde notaremos que
mediante el caudal va aumentando la potencia del motor también aumentara progresivamente

Figura 2: Caudal vs Potencia

Figura 3: En esta grafica notamos como la altura en un principio trata de aumentar de golpe debido a que normalmente en una
bomba centrifuga las presiones altas están a caudales bajos. En un principio el caudal es cero y comienza a aumentar hasta
estabilizarse en su punto de operación.
Figura 3: Presión vs tiempo
Figura 4:
En la siguiente figura nos muestra la correlación de las variables de la fuerza de caudal y potencia del motor y nuestro
factor de correlación nos da un valor de 0.87.

Figura 4: Diagrama de dispersión potencia - caudal

IV CONCLUSIONES

• La bomba hidráulica evaluada cumplen satisfactoriamente con las características técnicas presentadas por el fabricante
como se muestran en la Grafica 2.
• La potencia del motor (0% ,50%,75%,100%) obtenidas en la bomba evaluada, están en el entorno a las mostradas por el
fabricante.
• lectura de amperaje para 400V por debajo de la nominal
• A partir de 20m 3/Hr la bomba baja su caudal con lectura de presión y amperaje constante.

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