DISEÑO Y CÁLCULO DE UN BANCO DE ENSAYOS PARA EL ANÁLISIS DE CAVITACIÓN EN BOMBAS ROTODINÁMICAS

Abstract

El presente Trabajo Final tiene como objetivo el diseño y cálculo de un banco de ensayos destinado al estudio del fenómeno de cavitación en bombas rotodinámicas, en particular bombas centrífugas, y a la realización de ensayos de funcionamiento que permitan determinar curvas características tales como la relación altura–caudal (H–Q), potencia–caudal (P–Q), la potencia absorbida y entregada, la variación de la Altura Neta Positiva de Aspiración en función del caudal (ANPA–Q) y el rendimiento global del conjunto. Cabe destacar que el fenómeno de cavitación es responsable de variaciones significativas en el rendimiento y la vida útil de las bombas hidráulicas, manifestándose a través de la formación y colapso de burbujas de vapor en el fluido, lo que genera ruidos, vibraciones, pérdida de eficiencia y daños en los componentes. Actualmente, la Facultad de Ingeniería y Ciencias Agropecuarias (FICA) de la Universidad Nacional de San Luis no cuenta con una instalación que permita observar y analizar este fenómeno de manera experimental. En respuesta a esta necesidad, se propone el desarrollo de un banco de ensayos de carácter didáctico, concebido como herramienta pedagógica para asignaturas vinculadas a la mecánica de los fluidos y a las máquinas hidráulicas. El banco se diseña considerando restricciones reales del entorno, tales como el espacio disponible, las condiciones de alimentación eléctrica, el presupuesto y la necesidad de facilitar el montaje, desmontaje y mantenimiento del sistema. Se adopta una bomba centrífuga modelo BC 100T y un tanque metálico hermético de aproximadamente 470 litros, junto con una red de tuberías de polietileno de alta densidad (PEAD) y accesorios termofusionables. La inducción de cavitación se logra mediante la reducción controlada de la presión en la succión de la bomba, generada por una bomba de vacío acoplada al tanque hermético, lo que permite reproducir el fenómeno de forma segura, controlada y repetible. El diseño contempla instrumentación para el monitoreo de variables relevantes como presión, caudal y temperatura, facilitando el análisis del comportamiento hidráulico del sistema y la identificación de condiciones de operación con cavitación. Asimismo, se incluye un análisis de costos, una evaluación del impacto ambiental y la elaboración de una guía de trabajos prácticos orientada al uso académico del banco. La construcción del equipo dependerá de la disponibilidad de recursos, pero su diseño quedará documentado al finalizar este trabajo. En conclusión, el banco propuesto aporta valor al proceso de enseñanza–aprendizaje al vincular teoría y práctica mediante una herramienta accesible y ajustada a las necesidades de la institución.