Implementación de ensayos de laboratorio para el estudio de bombas centrífugas con enfoque en aplicaciones académicas

Abstract

El presente trabajo tiene por objetivo desarrollar un análisis experimental de las curvas características de bombas centrífugas, operando en configuraciones individuales, en serie y en paralelo, a partir del banco de ensayos implementado en el laboratorio de hidráulica de la Universidad Técnica Federico Santa María. El estudio busca validar el desempeño metrológico del banco y contrastar los resultados experimentales con los valores teóricos y las curvas del fabricante, bajo los lineamientos de la norma ISO 9906:2012. Las mediciones se realizaron empleando instrumentación industrial de precisión. Caudalímetro electromagnético Siemens, transmisores de presión WIKA y Danfoss, sensor RTD Pt100 y variadores de frecuencia iemens Sinamics, registrando datos en ventanas de promediado de 60 s. Los resultados demostraron una excelente repetibilidad del sistema (variaciones menores al 3 %), y una estabilidad temporal adecuada, confirmando la confiabilidad del banco para fines académicos. Sin embargo, se detectaron fluctuaciones e incertidumbres elevadas en las presiones de succión, que exceden los límites del grado 3 de la norma, debido a turbulencias, microburbujas y sensibilidad del sensor en baja presión. Asimismo, se verificó que la temperatura registrada en los ensayos individuales de la Bomba 2 no corresponde a su circuito real, al encontrarse el sensor instalado en la succión de la Bomba 1, lo que introduce un sesgo sistemático en las correcciones térmicas(...). The present work aims to develop an experimental analysis of the characteristic curves of centrifugal pumps operating in single, series, and parallel configurations, based on the test bench implemented at the Hydraulic Laboratory of the Universidad Técnica Federico Santa María. The study seeks to validate the metrological performance of the bench and to compare the experimental results with theoretical predictions and manufacturer curves, following the guidelines of the ISO 9906:2012 standard. Measurements were carried out using industrial-grade instrumentation: a Siemens electromagnetic flowmeter, WIKA and Danfoss pressure transmitters, an RTD Pt100 temperature sensor, and Siemens Sinamics frequency inverters, with data acquisition performed in 60 s averaging windows. The results demonstrated excellent repeatability of the system (deviations below 3%) and satisfactory temporal stability, confirming the reliability of the bench for academic applications. However, significant fluctuations and high uncertainties in suction pressures were observed, exceeding the tolerance limits of ISO 9906 grade 3, mainly due to turbulence, microbubbles, and sensor sensitivity under low-pressure conditions. Additionally, it was verified that the temperature recorded during the single-pump tests of Pump 2 did not correspond to its actual circuit, since the sensor was installed at the suction line of Pump 1, introducing a systematic bias in the thermal corrections(...).