Análisis modal de una bomba turbina vertical

Abstract

La bomba turbina vertical es un modelo de bomba centrífuga muy usado en la minería y en la agroindustrial nacional. En el presente trabajo de tesis se realizó un análisis modal de una bomba turbina vertical modelo B12H-H-3 de la firma Hidrostal. El objetivo principal es conocer las frecuencias naturales de este modelo de bomba con el fin de que esto ayude en el proceso de diseño de nuevos modelos de bombas turbina vertical y prevenir así posibles problemas de resonancia. Primero, se realizó una introducción sobre las bombas centrífugas haciendo énfasis en la bomba turbina vertical. Es importante conocer lo especial de este modelo de bomba ya que parte de este equipo se instala sumergido dentro del fluido a bombear; además, su particular diseño permite instalarlo no solo a diferentes profundidades, sino también, se puede armar con diferentes etapas, esto quiere decir, que se pueden emplear varios impulsores en su configuración, según la aplicación lo requiera. Luego, se obtuvieron las frecuencias naturales mediante cálculos analíticos, simulación computacional y ensayos experimentales. Los cálculos analíticos aportaron el conocimiento teórico que existe detrás de la vibración de sistemas continuos, el cual ayuda a predecir la forma de los modos de vibración de la bomba en estudio, que fue validado con la simulación computacional y los ensayos experimentales. La simulación computacional se realizó empleando el software ANSYS, el cual es muy usado en la ingeniería moderna. Para la prueba experimental, se realizaron tres métodos que son: Bump test, Run up – Coast down y el análisis modal operacional (OMA), los cuales fueron realizados en el laboratorio de hidráulica de la empresa Hidrostal S.A. Los resultados mostraron que la cantidad de agua que se encuentra alrededor de la bomba sumergida influye significativamente en la variación de las frecuencias naturales de la bomba turbina vertical, para las condiciones de ensayo establecidas en el presente trabajo de tesis. Las frecuencias naturales de la simulación computacional en vacío (sin agua) difieren en gran medida sobre los resultados obtenidos en los ensayos experimentales, los cuales se realizaron con la bomba sumergida en agua.