Análisis de cavitación para modelo CFD de bomba centrífuga monocelular y comparación con datos experimentales a través del análisis de vibraciones

Abstract

Este proyecto tiene como finalidad principal crear un modelo simulado mediante las técnicas CFD de una bomba monocelular modelo CDXM\A 70/05, de la marca EBARA, perteneciente al departamento de Ingeniería Mecánica (DIMec) de la Universidad del Bío-Bío, el cual represente las condiciones reales que presenta la bomba cuando esta entra en condiciones de cavitación. En este contexto, para la realización de este proyecto, fue necesario el estudio de distintas alternativas de un banco de ensayos en el cual sea posible inducir la cavitación en la bomba, llegando a la determinación de un modelo en el que se utiliza la variación y aumento de las pérdidas de carga mediante la regulación de una válvula de bola. Con el banco de ensayos establecido fue posible medir las condiciones de presión de vacío, caudal de funcionamiento y estado de cavitación en distintas mediciones realizadas. Para validar las condiciones de cavitación en la bomba se utilizaron las técnicas provenientes del análisis de vibraciones, donde se analizó principalmente el espectro de frecuencias producido por la transformada de Fourier, en donde principalmente se estudió las vibraciones de banda ancha de alta frecuencia (pasto vibratorio) de cada medición. Por otro lado, en el ámbito de las simulaciones, se utilizó el programa ANSYS Fluent, para realizar dos tipos de esta, estudiando la caída de presión por efecto de la regulación de la válvula en el ensamblaje, y estudiando los efectos de la presión obtenida en el rodete cuando este se encuentra funcionando. Para esto se utilizó como dato el caudal obtenido en las mediciones reales. Comparando los resultados obtenidos en las mediciones reales y en las simulaciones del ensamblaje se observó que presentan una mínima variación entre ambos resultados, siendo la mayor variación igual a un 14% y la mínima igual a un 1.7%. Mediante un análisis de los resultados obtenidos en la simulación del rodete, fue posible verificar las condiciones de cavitación en cada escenario, los que sólo concuerdan con los resultados obtenidos, por el análisis de vibraciones, en las mediciones 1, 4 y 5.