Bombas Resumen Intro y Fundamento Viernes

8/18/2019 Bombas Resumen Intro y Fundamento Viernes

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BOMBAS LAB. DE OPERACIONES UNITARIAS I

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL

Escuela Profesional de Ingeniería Química

Laboratorio de Operaciones Unitarias I PI 135 B

BOMBAS

Nombre del profesor responsable de la práctica

ING. MAGALY CAMILA VIVAS CUELLAR

Nombre y código de alumnos integrantes del grupo de trabajo:

BRAVO LEON ANGEL ORLANDO 20112102D

CADENAS VASQUEZ WALTER 20110388H

CRIBILLERO LOAYZA JAIR MARTIN 20110278H

ECHEVERRE LORENZO JESUS 20080214G

Lima, 29 de mayo del 2015


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INDICE

I. RESUMEN…………………………………………………………….Pag.4

II. INTRODUCCIÓN……………………………………………………..Pag.5

1. FUNDAMENTO TEORICO…………………………………………….Pag.6

2. OBJETIVOS……………….………………………………………………Pag.

3. METODOLOGÍ A…………………………………………………………..Pag.

3.1 Descripción del equipo…………………………….…………..Pag.

3.2 Ejecución del procedimiento experimental…………….…..Pag.

4. RESULTADOS…………………………………………………………….. Pag.

4.1. Bomba centrifuga convencional……………………………….........Pag.

4.2. Bomba autocebante………………………….………... .....................Pag.

4.3. bombas en serie ………………………………………………………Pag.

4.4. Bombas en paralelo…………………………………………………...Pag.

5. DISCUSIÓN DE RESULTADOS…………………………………..…… ..Pag.

6. CONCLUSIONES…………………………………………………………Pag.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS………………………………………...Pag.

7. APÉNDICES……………………………………………………………....Pag.

7.3 Datos utilizados y muestra de cálculos…………………………………Pag


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I. RESUMENLa práctica de laboratorio fue realizada en las instalaciones del Laboratorio N° 23 en

la Facultad de Ingeniería Química y Textil el 21 de mayo del presente año con el

objetivo de conocer el correcto manejo de bombas en un sistema de tuberías el

funcionamiento de los equipos y lo más importante la influencia de variables en el

cálculo de las potencias experimentales y teóricas. Adicionalmente se estudió la

influencia de trabajo en paralelo y serie de las bombas centrifugas utilizadas en el

experimento, posterior a esto el presente informe presenta un estudio de un sistema

de tuberías y bombas centrifugas bombas son utilizadas para proveer de energía

cinética al fluido y facilitar así su transporte a través de las tuberías en las diversas

operaciones de la industria.

El objetivo es el de conocer las gráficas características de las bombas con las que se

cuenta., para lo cual la toma de datos consistió en la toma de presiones y caudales

,así como las consideraciones de la intensidad de corriente y caídas de voltaje

utilizadas con el fin de calcular las potencias utilizadas para cada caso. En el

experimento se trabajó con dos bombas: una centrifuga y otra centrifuga autocevantecon capacidad aproximada de entre 10-90 L/min.

La toma de estos datos fueron realizados para 4 distintos casos:

Bomba centrifuga

Bomba centrifuga autocevante

Bomba centrifuga + Bomba centrífuga autocevante Paralelo

Bomba centrifuga + Bomba centrífuga autocevante Serie

Posterior a la toma de datos se llevó a un análisis para la posterior realización de

las gráficas y resultados pertinentes con el objetivo de compararlos y brindardiscusiones y conclusiones con respecto a estos.

ABSTRAC

The lab was held May 21 of this year at the premises of the Laboratory No. 23 at

the Faculty of Chemical Engineering and in order to know the correct handling of

bombs in a pipeline system operation of equipment and most importantly the

influence of variables in the calculation of experimental and theoretical powers.

Additionally the influence of work was studied in parallel and series centrifugal


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pumps used in the experiment, after this the report presents a study of a system of

pipes and Centrifugal pumps are used to provide kinetic energy to the fluid and

there by facilitating through transport pipes in various industrial operations.

The goal is to learn the graphical features of the pumps with which it counts., For

which data collection consisted in making pressures and flow rates, and the

considerations of the current and voltage drops used with In order to calculate the

powers used in each case. In the experiment, we worked with two pumps: a

centrifuge and centrifuged another autocevante approximate capacity of between

10-90 L / min.

Taking these data were carried out for 4 different cases:

Centrifugal pump

Centrifugal pump autocevante Centrifugal pump + centrifugal pump autocevante Parallel

Centrifugal pump + centrifugal pump autocevante Series

After the data collection was an analysis for the subsequent realization of graphic

and relevant results in order to compare them and provide discussions and

conclusions regarding these.

II. INTRODUCCIÓN

Los procesos químicos y físicos que conlleven circulación de fluidos establece

directamente el trabajo con equipos de bombeo, los cuales serán parte fundamental

para la realización del proceso pues entregaran energía al fluido para su transporte de

un punto a otro.

El funcionamiento en sí de la bomba será el de un convertidor de energía, o sea,

transformara la energía mecánica en energía cinética, generando presión y velocidaden el fluido

Existen muchos tipos de bombas para diferentes aplicaciones.

Los factores más importantes que permiten escoger un sistema de bombeo adecuado

son: presión última, presión de proceso, velocidad de bombeo, tipo de gases a

bombear (la eficiencia de cada bomba varía según el tipo de gas).

http://www.monografias.com/trabajos12/moviunid/moviunid.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCEhttp://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teohttp://www.monografias.com/trabajos11/veref/veref.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/gase/gase.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/gase/gase.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/veref/veref.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teohttp://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCEhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/moviunid/moviunid.shtml


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La práctica de laboratorio fue realizada por dos grupos de 4 estudiantes que a su vez

guiados con el profesor responsable del laboratorio procedieron al manejo y,

considerando las diferentes variables, la toma de datos de los caudales, presiones,

intensidad de corriente y voltajes proporcionado por diferentes equipos de medición

presentes en el sistema de tuberías y en el tablero de control. Es importante la

correcta realización del laboratorio con el objetivo de realizar un correcto posterior

tratamiento de datos en el cálculo de las potencias y números de potencias, lo que

permitirá una adecuada discusión de resultados, mostrando los efectos y sugiriendo

las causas y consecuencias sobre el proceso de agitación de las diferentes variables

estudiadas.

1. FUNDAMENTO TEÓRICO

Un equipo de bombeo es un transformador de energía mecánica, la que puede

proceder de un motor eléctrico ó térmico, y la convierte en energía que un

fluido adquiere en forma de presión, de posición ó de velocidad.

Al tratar temas de cualquier circulación de fluidos estamos, de alguna manera

entrando en el tema de bombas. El funcionamiento en sí de la bomba será el de

un convertidor de energía, o sea, transformara la energía mecánica en energía

cinética, generando presión y velocidad en el fluido. Existen muchos tipos debombas para diferentes aplicaciones, por ello también hay diversos factores

importantes que nos permiten escoger un sistema de bombeo

adecuado , ta les son: presión , velocidad de bombeo y tipo de fluido

A continuación se describe los tipos de bombas y la selección de estas como

referencia para un mejor entendimiento del equipo descrito anteriormente.

1 Clasificación de bombas.

1.1 Bombas de desplazamiento positivo.

A. Bombas Reciprocantes

Añaden energía al sistema fluido mediante un pistón

que actúa contra un líquido. El pistón es accionado,

generalmente, por un motor eléctrico. Por cada

carrera del pistón la bomba descarga una cantidad

fija del flui do.

Aplicaciones: Descarga de fluidos relativamenteFig. N° 1 Partes Bomba

reciprocante

http://www.monografias.com/trabajos14/bombas/bombas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/moviunid/moviunid.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml#TEORICOhttp://www.monografias.com/trabajos14/bombas/bombas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/bombas/bombas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml#TEORICOhttp://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/moviunid/moviunid.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/bombas/bombas.shtml


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viscosos.

Ventajas: Son capaces de obtener altas presiones.

Desventajas: No pueden trabajar con fluidos sólidos abrasivos en suspención.

B. Bombas Rotatorias

Contiene dos ruedas dentadas (engranajes) que encajan ajustadamente. Al

girar los dos engranajes en sentido contrario, en el

espacio libre entre los dientes de éstos y el cuerpo

de la bomba queda atrapada una masa de fluido, la

que es transportada hacia la salida.

Aplicaciones: Manejo de líquidos de cualquier

viscosidad, descargas masivas, manejo dealimentos, para carga de vehículos tanques, para

protección contra incendios, manejo de grasa, gases

licuados, etc.

Ventajas: Pueden manejar fluidos altamente viscosos, no tienen válvulas, y

combinan las características de flujo constante de la

bomba centrifuga con el efecto positivo de la bomba

reciprocante.

Desventajas: Líquidos corrosivos o con sustanciasabrasivas pueden causar un prematuro desgaste en

parte de la bomba. No deben usarse en instalaciones

donde halla probabilidades de que giren en seco en

algún momento.

1.2 Bombas Centrífugas.

Una bomba centrífuga transforma la energía mecánica de un impulsor rotatorio

en energía cinética y potencial requerida.En una bomba dada que funcione a cierta

velocidad y que maneje un volumen

definido de líquido, la energía que se

aplica y transfiere al líquido es la misma

para cualquier líquido sin que importe su

densidad. Pero ver que en esta energía, la viscosidad

sí influye.

Fig. N° 2 Bomba

rotatoria

Fig. N° 3 Funcionamiento

Bomba rotatoria

Fig. N° 4 Bomba

centri u a sus artes.


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Aplicaciones: Se emplean para bombear cantidades tan pequeñas como unos

cuantos galones por minuto y con una pequeña altura de carga como para

bombear cientos de miles de GPM con alturas de carga de 100 m.

Ventajas: Simple construcción, bajo costo. El fluido es entregado a presión

esencialmente constante, sin variaciones bruscas ni pulsaciones. Pueden

acoplarse directamente al eje del motor necesario para la operación. La línea

de descarga puede reducirse, ó inclusive cerrarse, sin dañar la bomba. Pueden

usarse con líquidos que contiene gran cantidad de sólidos en suspención.

Trabaja sin válvulas y su costo de mantenimiento es inferior a otros tipos de

bombas.

Desventajas: No pueden trabajar con grandes diferencias de presión. No

deben girar sin estar el rodete ó el impulsor lleno de líquido, porque de locontrario puede producirse rozamiento en los arcos de cierre; en general deben

cebarse. Su adecuada eficiencia mecánica sólo puede obtenerse en un

estrecho intervalo de condiciones operativas. No operan eficientemente con

fluidos muy viscosos.

1.2.1 Características de Operación de las Bombas Centrífugas

Una bomba centrífuga generalmente opera a velocidad constante y la

capacidad de la bomba depende solamente de la presión total de

descarga el diseño y características de succión.

La característica principal de la bomba centrífuga es la de convertir la

energía de una fuente de movimiento (el motor) primero en velocidad (o

energía cinética) y después en energía de presión.

Las bombas centrifugas sirven para el transporte de líquidos que

contengan sólidos en suspensión, pero poco viscosos. Su caudal es

constante y elevado tienen bajo mantenimiento. Estetipo de bombas presentan un rendimiento elevado para un intervalo

pequeño de caudal pero su rendimiento es bajo cuando transportan

líquidos viscosos.

La mejor manera de describir las características de operación de una

bomba centrífuga es usando una curva característica: relación de

presión de descarga (H), capacidad (Q), eficiencia ( ) y potencia

suministrada (P).


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Típicamente el aumento de presión creado por una bomba centrífuga

es expresado en términos de altura de fluido en operación, cuando se

usa esto es un valor independiente de la densidad del fluido.

Generalmente la presión de descarga aumenta continuamente

conforme la capacidad disminuye, este tipo de curva se conoce como

curva característica creciente; una curva característica estable de

presión de descarga-capacidad es aquella en la cual se puede una sola

capacidad para cualquier presión de descarga.

Cuando una bomba puede ser operada a velocidades variables, se

obtienen curvas características para cada velocidad de giro. Igualmente

es posible cambiar la capacidad de la bomba variando el diámetro del

impulsor, con el cual también se afectará la presión de descarga total.

1.2.2 Elementos Bomba centrifuga

Rodete o impulsor El rodete o impulsor es un elemento móvil, formado

por unas paletas o álabes divergentes unidos a un eje que recibe

energía del exterior como podemos observar en la figura que nos

muestra el despiece de una bomba centrífuga.

Según que estos álabes vayan sueltos o unidos a uno o dos discos,

los rodetes pueden ser

Abiertos: cuando van sueltos. Tienen la ventaja de que permite

el paso de impurezas, pero tiene poca eficacia.

Cerrados: cuando van unidos lateralmente a dos discos

Semiabiertas: cuando van unidos a un disco

Difusor El difusor junto con el rodete, están encerrados en una cámara,

llamada carcasa o cuerpo de bomba, según como se

ve en la figura 1.El difusor está formado por unos

álabes fijos divergentes, que al incrementarse la

sección de la carcasa, la velocidad del agua

Fig. N° 5 Ubicación de los alabes y sus tipos.


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irá disminuyendo lo que contribuye a transformar la energía cinética

en energía de presión, mejorando el rendimiento de la bomba.

Eje El eje de la bomba es una pieza en forma de barra de sección

circular no uniforme que se fija rígidamente sobre el impulsor y le

transmite la fuerza del elemento motor, como se puede apreciar en la

figura.

1.2.3 Partes de una bomba centrífuga:

Carcasa: Es la parte exterior protectora de la

bomba y cumple la función de convertir la energía de velocidad

impartida al líquido por el impulsor en energía de presión. Esto se lleva

a cabo mediante reducción de la velocidad por un aumento gradual del

área.

Impulsores: Es el corazón de la bomba centrífuga. Recibe el líquido y

le imparte una velocidad de la cual depende la carga producida por la

bomba.

Anillos de desgaste: Cumplen la función de ser un elemento fácil y

barato de remover en aquellas partes en donde debido a las cerradas

holguras entre el impulsor y la carcasa, el desgaste es casi seguro,

evitando así la necesidad de cambiar estos elementos y quitar solo los

anillos.

Estoperas, empaques y sellos: la función de estos elementos es

evitar el flujo hacia fuera del líquido bombeado a través del orificio por

donde pasa la flecha de la bomba y el flujo de aire hacia el interior de la

bomba.

Flecha: Es el eje de todos los elementos que giran en la bomba

centrífuga, transmitiendo además el movimiento que imparte la flechadel motor.

Cojinetes: Sirven de soporte a la flecha de todo el rotor en un

alineamiento correcto en relación con las partes estacionarias. Soportan

las cargas radiales y axiales existentes en la bomba.

Bases: Sirven de soporte a la bomba, sosteniendo el peso de toda ella

1.2.4 Cavitación.

Fig. N° 6 Ubicación del difusor y el eje e n

una bomba centrifuga


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Es un proceso que se presenta cuando una bomba centrífuga tiene una

elevada capacidad, debido a que se desarrollan presiones muy bajas en el ojo

del impulsor o en los extremos de los álabes.

Si la presión disminuye un valor menor que la presión de vapor que el líquido a

la temperatura de operación puede presentarse la vaporización del líquido y

las burbujas de vapor formadas se mueve hacia regiones de alta presión

donde colapsan produciendo golpeteo (vibraciones) y erosión en las partes

móviles de la bomba, pudiendo llegar a desprender pequeños pedazos del

impulsor.

1.2.5 Carga de succión Neta Positiva (Npsh)

Es la diferencia entre la presión existente a la entrada de la bomba y lapresión de vapor del líquido que se bombea. Esta diferencia es la necesariapara evitar la cavitación. El valor de la NPSH que se requiere es del orden de1.5 a 3 m para bombas centrífugas pequeñas (hasta 400 L/min.), peroaumenta con la capacidad de la bomba, la velocidad del rodete y la presiónde descarga, recomendándose valores de hasta 15m para bombas muygrandes. Para una bomba que succiona desde un depósito, la NPSH secalcula habitualmente mediante la expresión.

Calculo del NPSH

NPSH =

Total h Z

g

P 1

1

-

g

Pv

Donde:

Pv: presión de vapor del fluido htotal: perdida de carga por succión

Z1: altura del nivel del liquido

Los problemas de cavitación pueden ser resueltos poniendo especial atención

al diseño de la instalación de la bomba en la zona de succión.En tanto esta característica es fijada por el fabricante es recomendable pedirle

el valor del NPSH requerido por la bomba, de este modo el diseño de nuestra

instalación en el lado de la succión deberá ser de modo que el NPSH

disponible en el sistema sea mayor que el valor requerido informado por el

fabricante

1.3 Selección del tipo de bombas

Para ello, los factores más importantes a tener en cuenta son:


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11

1. El flujo másico de fluido a bombear. Ello determina las dimensiones de la

bomba y la cantidad de bombas necesarias.

2. Las propiedades del fluido: densidad, viscosidad... ello determina la

potencia necesaria. El grado de abrasión del fluido determina que nos

restrinjamos a ciertos tipos de bombas.

3. El aumento de la presión en el fluido, es determinado con un balance de

energía en el sistema. Este factor es uno de los más importantes en la

determinación de la potencia necesaria.

4. Tipo de distribución de flujo.

5. Costo eficiencia de la bomba.

En resumen, para seleccionar una bomba debe seguirse las siguientes etapas:a. Hacer un diagrama de la bomba y del equipo de bombeo, y calcular la

presión total necesaria.

b. Determinar la capacidad, y dejar preferentemente un margen de seguridad

(5%-20%), para alguna variación.

c. Examinar las condiciones del líquido: densidad, viscosidad, presión de

vapor, la cual es importante para el cálculo del NPSH, en la instalación de

una bomba, pH, materia sólida en suspensión, etc.

1.4 Ecuaciones y formulas utilizadas en el proceso

Balance de Energía:

1 + = 2 + ℎ Entonces:

= − + (−) + − + ℎ

En donde:

ℎ = ℎ + ℎ

Cálculo de pérdidas primarias

ℎ = 2


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12

Calculo de pérdidas secundarias

ℎ =

2

K característico para cada accesorio.Potencia consumida:

ℎ =

Potencia del motor:

=

Eficiencia de la bomba:

ɳ = .. 100%

2. OBJETIVOS Analizar, evaluar e interpretar los resultados experimentales sobre el

funcionamiento de bombas en sistemas de impulsión de fluidos a través de

sistemas de flujo.

Obtener las curvas características de las bombas.

Interpretar de manera correcta la información proporcionada por los fabricantes

de bombas centrífugas sobre sus características y desempeño.

Determinar el desempeño de las bombas centrífugas a diferentes condiciones

de operación.

Reconocer las condiciones a las cuales sucede la cavitación en bombascentrífugas.

3. METODOLOGIA

Descripción del equipo

Bomba con Rodete Centrífugo


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Características técnicas:

Código CPm 158.

Rango de operación de Caudales: 10-90 L/min

Rango de Head: 34-22 m.

Head máx.: 36 m.

Q máx.: 90 L/min.

Motor Monofásico.

220 V. - 60 Hz. - 5.5 A.

1 HP. - 1200 W máx.

C: 20 μF.

Bomba Autocebante


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Características técnicas:

Tipo JSWm/2BM

Rango de operación de Caudales: 5-80 L/min.

Rango de Head: 46-21 m.

Head máx. 48 m.

Q máx.: 85 L/min.

Motor Monofasico.

220 V. - 60 Hz. - 5.5 A.

1 HP. - 1100 W máx.

C: 20 μF.

Medidor Volumétrico (Contómetro)

Dos Contómetros.

Marca INCA

Mide Volumen en m3/h.

Para líquidos hasta de 50 oC.

Qn: 5 m3/h.

Medidor de Presión (manómetro)


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15

Marca JAKO

Rango 0-4 bar. / 0 –55 psi.

KI: 1.6

(Conectado al sistema de la bomba de rodete centrifugo)

Marca ASHCROFT

Rango 0-60 bar.

(Conectado al sistema de la bomba autocebante).

Tablero de control Eléctrico

El tablero contiene dos interruptores y dos pilotos que indican el encendido de cadabomba, el interruptor y piloto del lado izquierdo es de la bomba autocebante y el dela derecha de la bomba de rodete centrifugo.

A su vez existe un breaker principal que alimenta de energía a todo el sistema.

El tablero contiene también:

Dos amperímetros Rango: 0-10 A.

Un Voltímetro Rango 0-300 V.

Sistema de Tuberías y accesorios

Las tuberías son de material de acero galvanizado para lo cual se a considerado unvalor de rugosidad ε = 0.152 mm. de la figura 1 del apéndice, todas las tuberíasposeen diámetro de 1 plg.

Entre los accesorios instalados en el sistema tenemos:

5 válvulas tipo globo 1 plg. 5 uniones universales. 2 válvulas check. 12 codos de 1 plg. 4 T de 1 plg.

Ejecución del procedimiento experimental


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Para cada bomba:

TIPO DE BOMBA :

Corrida Presión

psi

Tiempo

seg

Factor

rotámetro

Caudal

m3/s

I

amperios

Voltaje

volt

TIPO DE BOMBA :

Corrida Presión

psi

Tiempo

seg

Factor

rotámetro

Caudal

m3/s

I

amperios

Voltaje

volt

Para arreglo en paralelo:

TIPO DE BOMBA :

Corrida Presión Tiempo Factor Caudal I Voltaje


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Capítulo 2 RESULTADOS

Resultados

1) bomba centrifuga convencionalDatos del laboratorio

corrida I(amp) I de la maq(A) Tiempo(s) voltaje(V)

1 5.3 6 6.64 220

2 5.3 5.9 6.84 220

3 5.2 5.6 6.95 220

4 5.1 5.3 7.18 220

5 4.9 5.2 7.84 220

6 4.4 5 10.53 220

Resultados obtenidos

Tiempo(s) Presión(PSI) Presión (Pa) Caudal(m3/s) Velocidad(m/s) Re

6.64 18 124040.8163 0.00151 3.0 86631.4881

6.84 20 137823.1293 0.00146 2.9 83762.89586.95 22 151605.4422 0.00144 2.8 82615.45887.18 24 165387.7551 0.00139 2.7 79746.86657.84 28 192952.381 0.00128 2.5 73435.9634

10.53 40 275646.2585 0.00095 1.9 54503.2541


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19

f hfprim. hfsec. hf total(m) Head hf (m)

0.006280448 0.145496768 5.395 5.541 19.388 5.54

0.006287396 0.136171217 5.044 5.180 20.407 5.180.006290299 0.132527223 4.907 5.039 21.664 5.040.006297894 0.123632818 4.572 4.696 22.701 4.700.006316516 0.105149298 3.877 3.982 24.748 3.98

0.006395656 0.058646368 2.136 2.194 31.270 2.19

I de la

maq(A)voltaje(V) Pot sum (W)

Pot con(W)

EficienciaNPSH

6 220 1320 286.291037 21.688715 13.134

5.9 220 1298 291.362169 22.447008 14.514

5.6 220 1232 305.07126 24.762278 15.912

5.3 220 1166 308.581737 26.464986 17.293

5.2 220 1144 309.78367 27.078992 20.053

5 220 1100 290.509667 26.40997 28.364

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

35,000

0 0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,001 0,0012 0,0014 0,0016

H e a d

Caudal(m3/s)

CAUDAL VS HEAD


20/39


20

290

295

300

305

310

315

320

0 0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,001 0,0012 0,0014 0,0016

p o t . C o n s u m .

Caudal(m3/s)

Pot. Cons. VS caudal

0

5

10

15

20

25

30

35

0 0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,001 0,0012 0,0014 0,0016

E f i c i e n c i a

Caudal(m3/s)

CAUDAL VS EFICIENCIA

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

0 0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,001 0,0012 0,0014 0,0016

N P S H

Caudal(m3/s)

NPSH VS Caudal


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2) bomba autocebantedatos recogidos del laboratorio

corrida I(amp)I de la

maq(A)Presion(PSI) Tiempo(s) voltaje(V)

1 4.7 5 5 9.1 220

2 4.9 5.1 10 9.16 220

3 4.8 5.1 15 9.22 220

4 5 5.3 20 9.07 220

5 5.1 5.4 25 9.41 220

6 5 5.2 30 10.71 220


Tiempo(s) Presion(PSI) Presión (Pa)Caudal

(m3/s)

Velocidad

(m/s)Re f hfprim.

9.1 5 34455.78231 0.0010989 2.2 63045.9851 0.00635456 0.10483575

9.16 10 68911.56463 0.0010917 2.2 62633.0201 0.00635631 0.10349535


22/39


22

9.22 15 103367.3469 0.0010846 2.1 62225.4300 0.00635806 0.10218081

9.07 20 137823.1293 0.00110254 2.2 63254.5164 0.00635368 0.10551586

9.41 25 172278.9116 0.0010627 2.1 60969.0185 0.00636358 0.09818136

10.71 30 206734.6939 0.00093371 1.8 53568.4841 0.00640088 0.07623727

I de la

maq(A)voltaje(V) Pot sum (W) Pot con (W) Eficiencia

NPSH

5 220 1100 82.4806129 7.49823753 3.760

5.1 220 1122 119.076336 10.6128642 7.281

5.1 220 1122 155.205027 13.8328901 10.801

5.3 220 1166 196.965367 16.8923985 14.332

5.4 220 1188 223.911496 18.847769 17.838

5.2 220 1144 222.206142 19.4236138 21.311

0

50

100

150

200

250

300

0,0009 0,00095 0,001 0,00105 0,0011 0,00115

p

o

t

.

C

o

n

s

.

Caudal(m3/s)

Pot. Cons. VS Caudal


23/39


23

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

0,0009 0,00095 0,001 0,00105 0,0011 0,00115

N P S H

Caudal(m3/s)

NPSH VS Caudal

0

5

10

15

20

25

0,0009 0,00095 0,001 0,00105 0,0011 0,00115

e f i c i e n c i a

Caudal(m3/s)

Eficie. VS Caudal


24/39


24

3) bombas en serie:Datos recogidos del laboratorio

corrida Ico.nv(amp)Iconv. de la

maq(A)Iauto.(amp) Iauto.de la maq(A) Pconv.(PSI) Pautoc.(PSI) Tiempo(s)

1 5.7 6.2 5.1 5.5 12 15 6.77

2 5.6 6.1 5.1 5.5 14 20 6.66

3 5.5 6 5.1 5.5 14 25 6.46

4 5.4 5.9 5.1 5.5 18 30 6.8

5 5.3 5.8 5.2 5.4 22 40 7.5

6 5.1 5.5 4.9 5.4 32 50 8.29


Tiempo(s) Pconv.(PSI) Pautoc.(PSI) Pconv. (Pa) Pautoc. (Pa) Caudal(m3/s)

Velocidad(m/s)

6.77 12 15 82693.8776 103367.3469 0.0014771 2.9

6.66 14 20 96476.1905 137823.1293 0.0015015 3.0

6.46 14 25 96476.1905 172278.9116 0.00154799 3.1

6.8 18 30 124040.816 206734.6939 0.00147059 2.9

7.5 22 40 151605.442 275646.2585 0.00133333 2.6

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

0,0009 0,00095 0,001 0,00105 0,0011 0,00115

H e a d

Caudal(m3/s)

Head VS Caudal


25/39


25

8.29 32 50 220517.007 344557.8231 0.00120627 2.4

balance entre 1 y 2 long.(m) 164.7 dif. Alturas 0.365

Re hfprim. hfsec. hf total(m) Headconv.

84744.2340 0.00628497 0.052 0.058 9.254

86143.9135 0.006281599 0.054 0.060 10.678

88810.9078 0.006275447 0.057 0.063 10.706

84370.3624 0.006285888 0.052 0.058 13.478

76495.7952 0.006307134 0.042 0.049 16.221

69206.0874 0.006330737 0.035 0.041 23.203


Re hfprim. hfsec. hf total(m) Headautoc.

84744.2340 0.00628497 6.384 6.391 210.625

86143.9135 0.0062816 6.597 6.603 414.298

88810.9078 0.00627545 7.012 7.018 753.817

84370.3624 0.00628589 6.328 6.334 820.902

76495.7952 0.00630713 5.202 5.208 1226.591

69206.0874 0.00633074 4.258 4.264 1225.582


26/39


26

4) bombas en paraleloDatos obtenidos en el laboratorio

corrida Iconv.(amp) Iconv. de la maq(A) Iauto.(amp) Iauto.de la maq(A) Pconv.(PSI) Pautoc.(PS

1 5 5.4 4.5 5 12 10

2 5 5.2 4.7 5 32 15

3 4.7 5.2 4.9 5.1 34 20

4 4.6 4.9 4.8 5.3 40 25

5 4.4 4.6 4.6 5 46 35

6 3.6 3.8 4.4 4.9 52 50


caudal del autocebante

corrida Tautoc.(s) Caudal (m3/s) velocidad aut

1 9.35 0.001069519 2.110753338

2 9.59 0.001042753 2.05792948

3 9.66 0.001035197 2.043016948

0,000

200,000

400,000

600,000

800,000

1000,000

1200,0001400,000

0 0,0005 0,001 0,0015 0,002

H b t o t a l

Caudal(m3/s)

HBtotal VS Caudal


27/39


27

4 9.6 0.001041667 2.055785804

5 13.43 0.000744602 1.469511818

6 33.89 0.000295072 0.582341213


Re hfprim. hfsec. hf total(m) Headautoc.

61360.2636 0.00636184 2.934 2.940 7.630

59824.6574 0.00636879 2.789 2.795 11.142

59391.1454 0.00637082 2.749 2.755 14.662

59762.3400 0.00636908 2.783 2.789 18.188

42719.1708 0.00647643 1.422 1.429 25.130

16928.8423 0.00697416 0.223 0.230 35.607

caudal del conv.

corrida Tconv.(s) Caudal (m3/s) velocid conv

1 8.63 0.001158749 2.286853269

2 9.37 0.001067236 2.106247995

3 10.06 0.000994036 1.961783669

4 11.5 0.000869565 1.716134236

5 13.41 0.000745712 1.471703484

6 60.4 0.000165563 0.326747412


Re hfprim. hfsec. hf total(m) Headconv.

66479.5439 0.00634078 3.177 3.184 12.271

61229.2918 0.00636242 2.695 2.702 25.842


28/39


28

57029.6684 0.00638233 2.338 2.345 26.865

49888.5621 0.00642315 1.789 1.796 30.498

42782.8832 0.00647589 1.316 1.322 34.213

9498.6501 0.00751188 0.065 0.072 37.086

I. muestra de cálculos y datos utilizados

Datos bibliográficos:

datos

bibliograficos

diametro(m) 0.0254 area(m2) 0.0005067

e/D 0.005984 longitud(m) 1.3

temp.(°C) 23

presion

vap. 26

dens.(Kg/m3) 996.86

viscos.(Pa.s) 0.000871

1.- Bomba Centrifuga Convencional

Para determinar el caudal que pasa por las tuberías:

=

De la misma forma, las mismas ecuaciones determinamos el Caudal y la Potencia del

motor:


29/39


29

DIAGRAMA DE FLUJO

Temperatura 22°C

Densidad 997.8 kg/m3

Viscosidad 0.000961 Pa.s

Gravedad 9.81 m2/s

Material hierro galvanizado

Diámetro nominal 1plg

Diámetro interno 0.0254 m

E/D 0.005984


30/39


30

Realizando un balance de energía (ecuación de Bernoulli) obtenemos la relación

1. La diferencia de presiones lo calculamos

P2 = P atm +P medida

P1 = P atm

P2-P1 = P medida

2. La diferencia de alturas

Z1= 0.71 m

Z2=0.19 m

3. El cálculo de la velocidad lo hallamos de caudal medido indirectamente por el

contometro

(3/) = (/) ( ) Donde:

(

) =

4

4. El cálculo de las pérdidas de carga lo realizamos en 2 partes

Perdidas primarias

g

V

D

L f h primaria f

2

2

f B h g

V Z Z

g

P P H

2

2

2

12

12

1


31/39


31

Donde al tener la velocidad, diámetro, viscosidad y densidad obtenemos el número de

Reynolds, luego también tenemos la rugosidad absoluta y relativa del material. Con el

número de Reynolds y la rugosidad relativa obtenemos el factor de fricción (f) del

grafico de Moody, con este dato reemplazamos en la ecuación de Darcy teniendo en

cuenta la longitud total de la tubería

ℎ = ( , ) = ∗ ∗

L total de la tubería =2.141 m

Perdidas secundarias

Lo calculamos con la siguiente ecuación

Identificamos los accesorios que se encuentran en los tramos respectivos y obtenemos

los K respectivos de tablas

Pérdidas Secundarias

HEAD

Tipo - Acce # Acce. K (c/u) K

Union.Univ. 3 0.04 0.12

Union T 0 1 0

Codos 90 2 0.9 1.8

Valv.Globo 1 10 10

K total 11.92

g

V K h undaria f

2

2

sec


32/39


32

5. Luego pasamos a obtener el HBOMBA con la ecuación

De la ecuación de Bernoulli:

1⍴ + 1 +

2 + = 2⍴ + 2 +

2 + ℎ

Despejando:

6. Calculo de potencia consumida

7. Este cálculo lo realizamos para poder calcular posteriormente la eficiencia de la bombacentrifuga

8. Calculo de NPSH

NPSH = +Z2 -

Luego de los siguientes cálculos pasamos a construir el siguiente cuadro y las

posteriores graficas

Grafico caudal vs Head bomba Grafico caudal vs potencia consumida Grafico caudal vs eficiencia Grafico caudal vs NPSH

Una vez hallados las perdidas ahora hallaremos el heat de la bomba centrifuga

convencional, reemplazados en la ecuación de Bernoulli, también reemplazaremos lapotencia consumida y finalmente la eficiencia

1 Bconsumida H Q g P

%100

.

.

mot Pot

cons Pot

f B h g

V Z Z

g

P P H

2

2

2

12

12

1


33/39


33

2.- BOMBA CENTRÍFUGA AUTOCEBANTE

De la misma forma, las mismas ecuaciones determinamos el Caudal y la Potencia del

motor:

Procedimiento de cálculo:

1. Se calcula la diferencia de presionesP2 = P atm +P medida

P1 = P atm

P2-P1 = P medida

9. La diferencia de alturasZ1= 0.71 m

Z2=0.19 m

10. El cálculo de la velocidad se halla a partir del caudal medido indirectamente por elcontómetro. (3/) = (/) ( )

Donde, () = 4 11. El cálculo de las pérdidas de carga se realiza en dos partes:

11.1. Pérdidas primarias

Donde al tener la velocidad, diámetro, viscosidad y densidad se obtiene el número de

Reynolds. Luego, se tiene el dato de la rugosidad absoluta y relativa del material. Con

el número de Reynolds y la rugosidad relativa obtenemos el factor de fricción (f) del

gráfico de Moody, con este dato reemplazamos en la ecuación de Darcy teniendo en

cuenta la longitud total de la tubería.

ℎ = ( , )

g

V

D

L f h primaria f

2

2


34/39


34

= ∗ ∗ á L total de la tubería =2.141 m

11.2. Perdidas secundariasLo calculamos con la siguiente ecuación

Identificamos los accesorios que se encuentran en los tramos respectivos y obtenemos

los K respectivos de tablas


HEAD


Union.Univ. 3 0.04 0.12

Union T 1 1 1

Codos 90 2 0.9 1.8

Valv.Globo 1 10 10

K total 12.92

12. Luego pasamos a obtener el HBOMBA con la ecuaciónDe la ecuación de Bernoulli:

1⍴ + 1 + 2 + = 2⍴ + 2 + 2 + ℎ

Despejando:

13. Cálculo de potencia consumida

g

V K h undaria f

2

2

sec

1 Bconsumida H Q g P

f B h g

V Z Z

g

P P H

2

2

2

12

12

1


35/39


35

14. Este cálculo lo realizamos para poder calcular posteriormente la eficiencia de la bomba

centrifuga

15. Calculo de NPSH

NPSH = +Z2 -

Una vez halladas las perdidas, se calculará el head de la bomba centrifuga convencional,

reemplazado los datos en la ecuación de Bernoulli. También se reemplazará la potencia

consumida y finalmente la eficiencia

ANÁLISIS DE BOMBAS EN SERIE y paralelo(BOMBA AUTOCEBANTE Y BOMBA CENTRIFUGA)

Esquema simplificado:

%100.

.

mot Pot

cons Pot


36/39


36

En serie


tramos1-2

HEAD


Union.Univ. 3 0.04 0.12

Union T 2 1 2

Codos 90 4 0.9 3.6

Valv.Globo 2 10 20

K total 25.72


37/39


37

Pérdidas Secundarias, tramo 2-3

HEAD


Union.Univ. 1 0.04 0.04

Union T 2 1 2

Codos 90 3 0.9 2.7

Valv.Globo 1 10 10

K total 14.74

Balance de energía entre 1 y 2 para hallar Head B1:

balance entre 1 y 3

HB=HB1+HB2

corrida Caudal (m3/s) HBtotal

1 0.001477105 219.880

2 0.001501502 424.976

3 0.001547988 764.523

4 0.001470588 834.380

5 0.001333333 1242.811

6 0.001206273 1248.786

Head del sistema en paralelo

undaria f primaria f B hh E H E sec211

g

V

D

L f h primaria f

2

2

g

V K h undaria f

2

2

sec

1

2

11

1*2*

Z g

v

g

P E

2

2

22

2*2*

Z g

v

g

P E


38/39


38

Pérdidas Secundarias, balance entre

1-2

HEAD


Union.Univ. 3 0.04 0.12

Union T 0 1 0

Codos 90 2 0.9 1.8

Valv.Globo 1 10 10

K total 11.92

Pérdidas Secundarias,

balance entre 1-3

HEAD


Union.Univ. 3 0.04 0.12

Union T 1 1 1

Codos 90 2 0.9 1.8

Valv.Globo 1 10 10

K total 12.92

4. DISCUSIÓN DE RESULTADOS


39/39


5. CONCLUSIONES

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Mc Cabe W, Smith J, Harriot P. 2007 Operaciones en Ingeniería QuímicaMéxico DF, México, McGrawHill

Robert L. Mott, “Mecánica de Fluidos Aplicada”, Editorial Prentice Hall, CuartaEdición, México D.F., 1996

6. APÉNDICE

Documents

Bombas Resumen Intro y Fundamento Viernes