Upload
rosa-melano
View
222
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Informe de Bomba de Flujo mixto por karen medina
Citation preview
Informe final
27542
pág. 1
INFORME FINAL: BOMBA CENTRÍFUGA
Kevin A. Blanco (2112504) Karen Y. Medina (2120866) Jenny A. Pinzón (2123709) Juan D. Sepúlveda (2114005)
Universidad industrial de Santander
Facultad de ingenierías fisicoquímicas
Escuela de ingeniería química
Laboratorio de procesos I
Realizado: 20 de Noviembre de 2015 Entregado: 18 de Marzo del 2016
RESUMEN: Se le indico a cada grupo que realizarán tres variaciones en el reóstato, el grupo número 1 y 5 se les asigno de
40, 30 y 25 voltios el grupo número 3 y 4 se le dio la indicación con valores de 20,25 y 30 con los cuales pudieron medir las
revoluciones por minuto con ayuda de un tacómetro. Se trabajó primero con el reóstato en 40 voltios y de 30 según las
indicaciones, luego se puso a variar la posición de la válvula 6 veces para dar paso al flujo y medir el caudal, se midió con la
ayuda de un recipiente, una probeta y un cronómetro y se decidió dar la información de estos datos. En cada variación de la
válvula se midió la caída de presión en la carga, descarga y tubería. Luego se repitió el mismo procedimiento para los otros
dos valores determinados al inicio de la práctica para el reóstato. Para terminar la práctica se verifico que el reóstato este en
cero y el accionado de flujo este apagado.
Palabras Clave: Bomba centrífuga, presión, caudal
1. INTRODUCCIÓN
Los conocimientos adquiridos durante el estudio teórico-
práctico de la mecánica de fluidos y los fenómenos de
transporte, son parte de la base de un Ingeniero Químico.
Es importante que éste, sepa con claridad que quipo o
dispositivo debe usar para que el proceso funcione
correctamente. El transporte de fluidos de un sitio a otra
con energía extra, generalmente es realizado mediante una
bomba centrífuga. Este dispositivo, se caracteriza por su
bajo costo, además, su funcionamiento consiste en
compensar la altura que se pierde y suplir las perdidas por
fricción y accesorios que presente la tubería por la cual se
transporta el fluido.
2. MARCO TEÓRICO
2.1 Bomba centrífuga
La bomba centrífuga, es siempre rotativa y es un tipo de
bomba hidráulica que transforma la energía mecánica de
un impulsor. Ésta bomba es la más utilizada en la industria
química para la transferencia de líquidos de todo tipo, así
como de los servicios generales de abastecimiento de
agua, alimentación de calderas, de retorno de condensado,
etc. [1]
Es una máquina que consiste de un conjunto de paletas
rotatorias (rodete) encerradas dentro de una caja o coraza.
Las paletas imparten energía al fluido por la fuerza de esta
misma acción. Ésta máquina incrementa la energía de
velocidad del fluido mediante un elemento rotante,
aprovechando la acción de la fuerza centrífuga, y
transformándola a energía potencial a consecuencia del
cambio de sección transversal por donde circula el fluido
en la parte estática, llamada difusor [2].
Fig.1. Bomba centrífuga [1]
2.1.1 Principios de la bomba centrífuga
Los tres principios fundamentales para describir el
comportamiento de los fluidos que van a pasar por
la bomba son:
Ecuación de continuidad
Informe final 27542
pág. 2
Expresa de manera matemática la ley de
conservación de la masa para mecánica de fluidos
[7]: 𝜕𝜌
𝜕𝑡+ ∇ ∙ (𝜌𝑣) = 0
Donde 𝜕𝜌
𝜕𝑡, es el cambio de la densidad con respecto
al tiempo y (𝜌 𝑣) es la densidad por la velocidad en
todas las dimensiones.
O bien sea en forma ya integrada el cual describe
básicamente el que no se pierde masa en el trayecto
de una tubería:
𝑚1 = 𝑚2
𝜌1𝑣1𝐴1 = 𝜌2 𝑣2𝐴2
Principio de Bernoulli
Este segundo principio involucra la conservación
de la energía, el cual representa cómo cambian
respectivas propiedades del fluido mientras está en
movimiento; la formulación matemática de este
principio es la siguiente:
Fig.2. Tubería de diferentes diámetros mostrando
las consideraciones del principio de Bernoulli [3].
𝑉2 𝜌
2+ 𝑃 + 𝜌𝑔𝑧 = 𝑐𝑡𝑒
Dónde V es velocidad del fluido; 𝜌 es densidad del
fluido; P es presión a lo largo de la línea de
corriente; g es gravedad; z es Altura.
Estos dos principios dan la explicación del tercer
principio que hay que tener claro para entrar en las
bombas centrífugas.
Efecto Venturi
Expresa que si dentro de un conducto cerrado está
en movimiento un fluido y se presenta un cambio
en la sección transversal obligatoriamente se
presenta un cambio tanto en la velocidad del fluido
y en la presión que experimenta ese punto
(teniendo en cuenta que las características
fisicoquímicas estarán constantes en todo
momento) [7]. Esto se puede comprobar
experimentalmente con el tubo de Venturi:
Fig.3. Conducto que muestra las consideraciones
del efecto Venturi [4].
2.2 Cavitación
Las bombas centrífugas funcionan con normalidad
si la presión absoluta a la entrada del rodete no está
por debajo de un determinado valor; cuando el
líquido a bombear se mueve en una región donde la
presión es menor que su presión de vapor, vaporiza
en forma de burbujas, las cuales son arrastradas
junto con el líquido hasta una región donde se
alcanza una presión más elevada y allí desaparecen;
a este fenómeno se le conoce como cavitación [8].
Si a la entrada del rodete la presión es inferior a la
presión parcial del vapor Pv se forman las burbujas
de vapor las cuales: disminuyen el espacio
utilizable para el paso del líquido y perturban la
continuidad del flujo debido al desprendimiento de
gases y vapores disueltos, disminuyendo el caudal,
la altura manométrica y el rendimiento de la
bomba. En su recorrido dañan los conductos de
paso del líquido en el tubo de aspiración y llegan a
una zona en el rodete, de presión superior a la
presión de vapor, en la que, instantáneamente, toda
la fase de vapor pasa a líquido, de forma que el
volumen de las burbujas pasa a ser ocupado por el
líquido, en forma violenta, que se acompaña de
ruidos y vibraciones, lo cual se traduce en un
golpeteo sobre los álabes, que se transmite al eje,
cojinetes, cierres mecánicos [8].
2.3 Funcionamiento
El flujo entra a la bomba a través del centro u ojo
del rodete y el fluido gana energía a medida que las
paletas del rodete lo transportan hacia fuera en
dirección radial. Esta aceleración produce un
apreciable aumento de energía de presión y
cinética, lo cual es debido a la forma de caracol de
la voluta para generar un incremento gradual en el
área de flujo de tal manera que la energía cinética a
la salida del rodete se convierte en cabeza de
presión a la salida[2].
Informe final 27542
pág. 3
Fig. 4. Diagrama esquemático de una bomba
centrífuga [5].
Fig. 5. Difusor de a) voluta y b) turbina [1].
2.4 Curvas características
El comportamiento hidráulico de una bomba viene
especificado en sus curvas características que
representan una relación entre los distintos valores
del caudal proporcionado por la misma con otros
parámetros como la altura manométrica, el
rendimiento hidráulico, la potencia requerida y la
altura de aspiración, que están en función del
tamaño, diseño y construcción de la bomba. Estas
curvas, obtenidas experimentalmente en un banco
de pruebas, son proporcionadas por los fabricantes
a una velocidad de rotación determinada (N).
Se representan gráficamente, colocando en el eje de
abscisas los caudales y en el eje de ordenadas las
alturas, rendimientos, potencias y alturas de
aspiración [9].
2.4.1 Altura manométrica - Caudal
La altura manométrica de una bomba es una
magnitud, expresable también como presión, que
permite valorar la energía suministrada al fluido, es
decir, se trata de la caída de presión que debe de
vencer la bomba para que el fluido circule según
condiciones de diseño.
2.4.2 Rendimiento - caudal
El rendimiento de la bomba o rendimiento global
es la relación entre la potencia útil o hidráulica y la
potencia al freno. El rendimiento es nulo para un
caudal nulo y para un caudal máximo. Entre ambos
el rendimiento varía, alcanzando el máximo en un
punto correspondiente a un cierto caudal, llamado
caudal nominal de la bomba, que es aquel para el
cual ha sido diseñada la bomba [2].
2.4.3 Potencia-caudal
La potencia absorbida depende de las
características de trabajo, del caudal y de la altura
manométrica de la bomba. Es la potencia que
consume la propia bomba para accionar el eje.
Viene determinada por la fórmula:
P = potencia bomba (w)
= peso específico (N/m3)
Q = caudal (m3/s)
H = altura manométrica total (m)
= rendimiento de la bomba
2.4.4 NPSH-Caudal
El NPSH (Net Positive Suction Head, o altura neta
positiva en la aspiración) es la presión mínima que
debe haber en la entrada de la bomba para evitar
fenómenos de cavitación.
Fig.5. Curvas características de una bomba
[10].
2.5 Selección de la bomba a utilizar
Para la selección de la bomba centrifuga se deben tener
ciertos criterios en cuenta los principales son los siguientes
[6]:
1. Naturaleza del líquido a bombear.
Informe final
27542
pág. 4
2. Capacidad requerida (flujo volumétrico).
3. Condiciones de lado de succión.
4. Condiciones del lado de descarga.
5. Carga total sobre la bomba.
6. Tipo de sistema donde la bomba impulsa el
fluido.
7. Tipo de fuente de potencia.
8. Limitaciones de espacio, peso y posición.
9. Condiciones ambientales.
10. Costo de adquisición e instalación.
11. Costos de operación de la bomba.
2.6 Ecuaciones utilizadas
(1) Caudal teórico
𝑄𝑡𝑒𝑜 = 𝐴 (2 ∗ 𝐺 ∗ ∆𝐻 (1 −
𝜌ℎ𝑔𝜌ℎ2𝑜)
(𝑑𝑣𝐷𝑡)
4
− 1
)
0.5
(2) Caudal experimental
𝑄𝑒𝑥𝑝 =𝑣
𝑡
(3) Potencia ganada
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑎 = 𝑄 ∗ (𝑃𝑑 − 𝑃𝑠)
(4)Potencia de eje
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑗𝑒 = 2𝜋𝐿𝑓𝑤
(5) Eficiencia de la bomba
𝑛 =𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑎
𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑞𝑢𝑒 𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎 𝑒𝑙 𝑒𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎
(6) Altura neta positiva de aspiración (NPSH)
𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑 =𝑃𝑠 − 𝑃𝑣
𝑔 ∗ 𝜌𝐻2𝑂− ℎ𝑓 − 𝐻
Ps = Presión de succión, Pa
Pv = presión de vapor del agua, Pa
Hf = perdidas por fricción, m
H = cabeza de la bomba, m
(7) NPSH requerido
𝑁𝑃𝑆𝐻𝑟 =𝑃𝑎𝑡𝑚 − 𝑃𝑣
𝑔 ∗ 𝜌𝐻2𝑂− 𝐻
Verificar laposición de lavàlvula de entrada
Calibrar eldinamómetro yverificar que losreostato seencuentren enposicion 0
Encender el motor
Girar ambosreostatossimultaneamentehasta 40 voltios
Medir lasrevoluciones porminuto con ayudade un rotámetro
Mover la válvula desalida de la bomba
Medir la caida depresión de la carga,descarga y la tubería
Mover la posicón dela válvula cinco vecesmàs y realizar lasmismas mediciones
Mover la posición delos reostatossimultaneamente a laposcion indicada acada grupo
Realizar lasmediciones de lapresión de carga,descarga y de latubería para 6posicionesdiferentes de lavalvula
Informe final
27542
pág. 5
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Datos del tanque
TABLA 2. Datos de la sustancia utilizada y de la
tubería
Fig. 6 Sistema de bombeo
Figura 7: Curva de la resistencia que ofrece el sistema
Las curvas de la resistencia del sistema se hicieron en base
a un balance de Bernoulli entre los puntos 1 y 2 que se
pueden visualizar en la figura 6 del sistema de bombeo,
teniendo en cuenta las pérdidas primarias o perdidas por
fricción que hay a lo largo de la tubería, la diferencia de
altura, y la caída de presión. El factor de fricción se
determinó con la ecuación de Colebrook.
Se puede hallar el caudal con la medición del delta de
alturas en el Venturi por medio de la curva de calibración:
𝑄 = 0,0138 ∗ (𝛥𝐻) 4 − 0,403 ∗ (𝛥𝐻) 3 + 0,3927∗ (𝛥𝐻) 2 + 94,826 ∗ (𝛥𝐻) + 152,61
Donde diferencia de alturas está en centímetros y el
caudal en mililitros por segundo
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0 0,0005 0,001 0,0015
H [
m]
Caudal [m^3/s]
Curva de Resistencia del sistema
R=25%
R=30%
R=40%
Polinómica(R=25%)
Polinómica(R=30%)
Polinómica(R=40%)
Datos de sustancias y la tubería.
Área del Venturi metro 0,000176715 m2
Densidad del agua 1000 Kg/m3
Densidad del mercurio 13579 Kg/m3
Diámetro del tubo 0,0254 m
Área T del tubo 0,000506707 m2
Diámetro del Venturi 0,015 m
Presión en
Bucaramanga 90422 Pa
Gravedad 9,8 m/s2
Informe final
27542
pág. 6
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15
Caudal (m^3/s)
Reostato en 30%
H
NPSHrequerido
NPSHdisponible
Eficiencia
ΔP (Pa) H NPSH POTENCIA (W) %𝒏 % R V Q (m^3/s)
(*10^-3) ΔP NPSHr NPSHd P eje P fluido
40
1 1.3859 14904,36 3.8 3.87 7.56 199.93 20.66 10.33
2 1.2286 28211,82 4.1 3.24 6.03 199.93 34.66 17.34
3 1.1096 38857,78 4.4 2.65 4.98 199.93 43.11 21.57
4 0.9051 55225,96 5.0 1.72 3.41 199.93 49.99 25.00
5 0.7281 69731,09 5.6 0.75 2.29 199.93 50.82 25.42
6 0.3333 82905,47 6.2 0.16 0.059 199.93 27.64 13.82
30
1 1.5670 1596,90 2.64 5.10 4.79 156.93 1.85 1.18
2 1.0994 5589,13 2.82 4.80 3.96 156.93 6.14 3.92
3 1.0324 25417,24 4.58 4.50 3.36 156.93 26.24 16.72
4 0.9428 31937,91 4.93 3.90 2.44 156.93 30.11 19.19
5 0.7942 38591,63 5.41 3.30 1.64 156.93 33.94 21.63
6 0.7480 45511,51 5.75 2.70 0.73 156.93 34.35 21.89
25
1 1.0869 15303,60 3.8 6.26 5.38 147.51 16.63 11.28
2 0.9817 22622,60 4.1 6.09 4.89 147.51 22.21 15.06
3 0.8980 28078,70 4.4 4.32 4.35 147.51 25.23 17.10
4 0.5480 38591,60 5.0 3.97 3.68 147.51 29.13 19.75
5 0.6054 47507,60 5.6 3.50 3.23 147.51 28.76 19.50
6 0.3795 56956,00 6.2 3.15 2.44 147.51 21.62 14.66
Tabla 3: Grupo 1: Altura del agua=53cm. Fuerza del brazo= 0.4688 lbf (40%), 0.4219 lbf (30%), 0.4188 lbf (25%).
Podemos observar porcentajes de eficiencias bajos para
los distintos caudales dados, esto se debe a que el fluido
no gana toda la potencia que aplica el motor de la bomba.
Con respecto a la cabeza de succión positiva (NSPH)
podemos decir que la bomba no cavitó. Nota: los caudales
están en una escala de (*10-3) metros cúbicos por segundo.
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15Caudal (m^3/s)
Reostato en 40%H
NSHPrequerido
NPSHdisponible
Eficiencia
0
5
10
15
20
25
0 2 4 6 8
Caudal (m^3/s)
Reostato en 25%H
NSPHrequeridoNSPHdisponible
Informe final
27542
pág. 7
ΔP (Pa) H NPSH POTENCIA (W) %𝒏
% R V Q (m3/s)
*(10-3)
ΔP NPSHr NPSHd P eje P
fluido
40
1 1.38 26558 1.668 8.9 4.4 201.01 21.30 10.6
2 1.32 24206 2.375 8.5 4.5 201.01 29.55 14.7
3 1.30 23324 2.728 8.9 4.8 201.01 33.57 16.7
4 1.24 21462 3.504 8.8 5.3 201.01 41.61 20.7
5 1.17 19110 4.156 9.2 6.1 201.01 46.85 23.3
6 1.13 19764 4.401 9.5 6.5 201.01 47.64 23.7
30
1 1.10 16856 1.681 9.2 5.2 140.35 17.12 12.2
2 1.05 15386 1.926 9.1 5.8 140.35 18.95 13.5
3 1.04 14994 2.062 9.0 6.2 140.35 20.07 14.3
4 1.03 14602 1.872 8.9 6.8 140.35 17.82 12.7
5 1.02 14406 2.756 9.0 7.0 140.35 16.67 19.0
6 0.80 8918 3.028 8.9 7.2 140.35 23.01 16.4
25
1 1.19 19796 1.722 9.2 5.9 181.30 19.04 10.5
2 1.18 19404 1.844 9.8 6.1 181.30 20.31 11.2
3 1.16 18620 2.021 9.0 6.8 181.30 19.03 12.1
4 1.07 15778 2.647 8.9 6.7 181.30 20.30 14.7
5 0.99 13622 3.068 8.7 7.0 181.30 21.94 16.0
6 0.87 10584 3.640 8.6 7.2 181.30 26.65 16.8
Tabla 4: Grupo 5, Altura del agua: 60 cm. Fuerza del brazo= 0.375 [lbf] (40%), 0.53125 [lbf] (30%), 1/2 [lbf] (25%)
Podemos observar que para caudales bajos la eficiencia de
la bomba es más altas que para caudales un más altos, por
lo que lo ideal sería poner a funcionar la bomba a este
caudal, y según la tendencia a menos caudal, más
eficiencia. Con respecto a la cabeza neta de succión
positiva podemos decir que la bomba funciona bien a
temperatura ambiente. Nota: los caudales están en una
escala de (*10-3) metros cúbicos por segundo.
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
1,1 1,2 1,3 1,4
Caudal (m^3/s)
Reostato en 40%H
NPSHrequerido
NPSHdisponible
Eficiencia
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
0,8 0,9 1 1,1 1,2
Título del eje
Reostato en 30%
H
NPSHrequerido
NSPHdisponible
Eficiencia
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
0,85 0,95 1,05 1,15 1,25Caudal (m^3/s)
Reostato en 25%
H
NPSHrequerido
NPSHdisponible
Eficiencia
Informe final
27542
pág. 8
ΔP (Pa) H NPSH POTENCIA (W) %𝒏
% R V Q [m3/s]
*(10-3)
ΔP NPSHr NPSHd P eje P fluido
30
1 1.134 14307,42 3.2 6.2 7.2 545 30 5.5
2 1.246 25219,50 2.5 6.5 7.6 545 28 5.3
3 1.245 29642,47 2.2 6.9 7.5 545 26 4.8
4 1.342 33767,77 1.9 7.0 7.3 545 25 4.5
5 1.243 42254,55 1.8 7.1 7.5 545 26 4.5
6 1.24 44116,04 1.6 7.2 7.6 545 26 4.3
25
1 1.10 13307,42 1.9 7.3 7.6 571 24 4.2
2 1.12 24219,50 1.8 7.2 7.3 571 20 3.2
3 1.34 29542,47 1.7 7.1 7.4 571 21 3.3
4 1.34 33667,77 1.7 7.1 7.5 571 22 3.3
5 1.35 40454,55 1.7 7.2 7.3 571 23 3.1
6 1.36 43116,04 1.6 7.3 7.4 571 24 3.5
20
1 1.028 13573,60 1,47 7,45 7,60 481,98 13,966 2,89
2 1.026 13706,68 1,49 7,43 7,59 481,98 14,069 2,91
3 1.024 13573,60 1,47 7,45 7,61 481,98 13,933 2,89
4 1.019 14105,90 1,53 7,39 7,56 481,98 14,378 2,98
5 0.969 14771,27 1,60 7,33 7,50 481,98 14,314 2,96
6 0.958 15702,80 1,69 7,23 7,42 481,98 15,047 3,1219
Tabla 5: Grupo 3: Altura del agua= 43cm; Fuerza del brazo= 0.438lbf (30%), 0.4119 lbf (25%), 7/32 lbf (20%).
Podemos observar que la bomba trabaja con eficiencias
muy bajitas, pero igualmente el fluido gana más potencia
cuando son caudales bajos. En el reóstato al 20%
deberíamos calcular errores del cálculo del NPSH puesto
que tendríamos problemas de cavitación que sabemos que
no pueden ser posibles con agua a temperatura ambiente.
Nota: los caudales están en una escala de (*10-3) metros
cúbicos por segundo.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1,10 1,15 1,20 1,25 1,30
Caudal (m^3/s)
Reostato en 30%H
NPSHrequerido
NPSHdisponibleEficiencia
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1,05 1,15 1,25 1,35 1,45
Caudal (m^3/s)
Reostato a 25%
H
NPSHdisponible
NPSHrequerido
Eficiencia
012345678
0,94 0,96 0,98 1,00 1,02 1,04
Caudal (m^3/s)
Reostato a 20%
H
NPSHrequerido
NSPHdisponible
Eficiencia
Informe final
27542
pág. 9
ΔP (Pa) H NPSH POTENCIA (W) %𝒏
% R V Q (m3/s)
*(10-3)
ΔP NPSHr NPSHd P eje P fluido
30
1 1.1581 13307,42 1,3579 7,51 7,29 806,31 15,4 1,2
2 1.0240 24219,50 2,4713 6,39 6,12 806,31 24,8 1,95
3 0.9648 29542,47 3,0145 5,84 5,62 806,31 28,5 2,24
4 0,9119 33667,77 3,4354 5,42 5,39 806,31 30,7 2,42
5 0,7365 40454,55 4,1280 4,73 5,04 806,31 29,7 2,34
6 0,5795 43116,04 4,3995 4,46 5,01 806,31 24,9 1,97
25
1 1.0850 14105,86 1,4393 7,42 7,19 1131,3 15,3 1,35
2 1.0240 17698,86 1,8060 7,05 6,81 1131,3 18,1 1,60
3 0,9855 21824,16 2,2269 6,63 6,29 1131,3 21,5 1,90
4 0,9393 25284,09 2,5800 6,28 6,07 1131,3 23,7 2,09
5 0,8475 30340,91 3,0960 5,76 5,80 1131,3 25,7 2,27
6 0,7121 33667,77 3,4354 5,42 5,72 1131,3 23,9 2,12
20
1 1.0170 13307,42 1,3579 7,50 7,26 806,32 13,5 1,67
2 0,9765 20892,64 2,1310 6,73 6,40 806,32 20,4 2,53
3 0,9393 23953,35 2,4442 6,41 6,22 806,32 22,5 2,79
4 0,8597 27945,58 2,8515 6,01 6,01 806,32 24,02 2,98
5 0,7121 31272,43 3,1910 5,67 5,92 806,32 22.76 2,76
6 0,4655 35930,03 3,6663 5,19 5,79 806,32 16,72 2,07
Tabla 6: Grupo 4, Altura del agua= 41cm. Fuerza del brazo= 0.53125 [lbf] (30%), 0.5 [lbf] (25%), 0.375 [lbf] (20%).
Podemos observar porcentajes de eficiencias bajos para
caudales bajos y alcanza un máximo, el cual sería el caudal
óptimo para operar la bomba. Con respecto a la cabeza de
succión positiva (NSPH) podemos decir que la bomba no
cavitó. Nota: los caudales están en una escala de (*10-3)
metros cúbicos por segundo.
0
2
4
6
8
0,5 0,7 0,9 1,1 1,3Caudal (m3/s)
Reostato a 30%H
NPSHrequerido
NPSHdisponible
Eficiencia
0
2
4
6
8
0,70 0,80 0,90 1,00 1,10
Caudal (m3/s)
Reostato a 25%
H
NPSHrequerido
NPSHdisponible
Eficiencia
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0,0 0,5 1,0 1,5Caudal (m3/s
Reostato a 20%
H
NPSHrequerido
NSPHdisponible
Eficiencia
Informe final
27542
pág. 10
ΔP(Pa) H NPSH POTENCIA (w) %𝒏
% R V Q (m3/s) ΔP NPSHr NPSHd P eje P fluido
40
1 0,00123852 19029,61 12,3 10,0158 1,53217 762,3484 20,19117 2,648549
2 0,00116560 15968,90 13,5 10,0158 1,24474 762,3484 16,36012 2,146016
3 0,001127374 23953,36 5,5 10,0158 2,09130 762,3484 23,38302 3,067235
4 0,000936233 32603,18 2 10,0158 3,03456 762,3484 28,63791 3,756538
5 0,000772038 35796,96 0,5 10,0158 3,44917 762,3484 25,66090 3,366033
6 0,00028087 44846,01 0,1 10,016 4,54680 762,3484 10,67760 1,400620
30
1 0,000944316 15037,38 1.3 10,016 1,20183 1155,521 14,20003 1,228885
2 0,000971167 22888,76 1.2 10,016 1,98591 1155,521 22,22881 1,923704
3 0,000631611 26348,69 1.6 10,016 2,52602 1155,521 16,64212 1,440225
4 0,00034083 30873,21 1.3 10,016 3,09549 1155,521 10,52250 0,910628
5 0,000200072 33268,55 0.5 10,016 3,37304 1155,521 6,656094 0,576025
6 0,000162096 33933,92 0.6 10,016 3,44757 1155,521 5,500557 0,476023
25
1 0,001184252 11311,31 3.5 10,0158 0,76976 500,8834 11,58352 2,312618
2 0,00099523 11710,53 3.2 10,0158 0,87884 500,8834 10,74798 2,145806
3 0,000959354 13573,57 2.3 10,0158 1,08415 500,8834 12,11841 2,419408
4 0,000936233 15436,61 3.5 10,0158 1,28478 500,8834 13,50919 2,697072
5 0,000810802 22223,39 2.5 10,0158 2,04206 500,8834 16,87961 3,369968
6 0,000783309 23820,28 3.6 10,0158 2,22010 500,8834 17,40164 3,474190
Tabla 7: Grupo 2 :Altura del agua=43cm. Fuerza del brazo= 0.3437 [lbf] (40%), 0.58823529 [lbf] (30%),
0.2941176 lbf (25%)
Nota: Los caudales están en escala de 1m3/s.
La eficiencia de la bomba dieron muy bajas, esto es debido
a que se manejan posiciones en los reóstatos muy altas, por
lo que el motor aplica mucha potencia al fluido pero este
no la aprovecha toda.
0
5
10
15
0 0,0005 0,001 0,0015
Caudal (m3/s)
Reostato en 40%
H
NPSHrequerido
NPSHdisponible
Eficiencia
0
2
4
6
8
10
12
0 0,0005 0,001 0,0015Caudal (m3/s)
Reostato en 30%
H
NPSHrequerido
NPSHdisponible
Eficiencia
0
2
4
6
8
10
12
0,0007 0,0009 0,0011 0,0013Caudal (m3/s)
Reostato en 25%
H
NPSH requerido
NPSH disponible
Eficiencia
Informe final 27542
pág. 11
Ahora, en la siguiente parte vamos a comparar
los diferentes resultados que obtuvieron los
diferentes grupos:
Cabeza de bomba vs Caudal
Para reóstato con posición de 20,25 y 30
tenemos:
Grafica grupo #2
Grafica grupo #3
Grafica grupo #4
1,4
1,9
2,4
2,9
3,4
0,00090 0,00110 0,00130 0,00150 0,00170
CAR
GA
[m]
CAUDAL[m3/s]
Carga vs Caudal
Posicion 30 Posicion 25
Posicion 20
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0,0004 0,0006 0,0008 0,001 0,0012
CAR
GA
[m
]
CAUDAL [m3/s]
Carga vs Caudal
Reostato 20 Reóstato 25
Reóstato 30
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0,0004 0,0006 0,0008 0,001 0,0012
CAR
GA
[m
]
CAUDAL [m3/s]
Carga vs Caudal
Reostato 20 Reóstato 25 Reóstato 30
Informe final 27542
pág. 12
0
5
10
15
20
25
0,55 0,75 0,95 1,15 1,35 1,55
Caudal (m3/s)
%Eficiencia
h=0,53m R=30% h=0,60m R=30%h=0,43m R=30% h=0,41m R=30%
0
5
10
15
20
25
0,7 0,9 1,1 1,3 1,5
Caudal (m3/s)
%Eficiencia
h=0,60m R=40%
1,5
1,7
1,9
2,1
2,3
2,5
2,7
2,9
3,1
3,3
3,5
0,40 0,60 0,80 1,00 1,20
Caudal (m3/s)
%Eficiencia
h=0,53m R=20%
h=0,43m R=20%
h=0,41m R=20%
Análisis de la Carga hidrostática neta o
Cabeza de Bomba (H)
En la gráfica podemos ver que la cabeza de la
bomba varía a igual caudal a diferentes alturas
del agua en el tanque, por lo que no se puede
despreciar la diferencia de altura entre la altura
del agua que está a presión atmosférica en ese
punto y la bomba porque causaría grandes errores
en el cálculo de la cabeza de la bomba.
Análisis de la Cabeza de aspiración neta
positiva (NPSH): En las gráficas evidenciamos
que las bombas están operando en condiciones
seguras a la temperatura ambiente, por lo que no
se producen burbujas de vapor o burbujas de
cavitación dentro de la bomba, ya que estas
podrían ocasionar ruido, vibración y reducir la
eficiencia de la bomba, pero lo más importante es
que pueden dañar los alabes de rotor y tocaría
cambiar la bomba, lo que se traduce en costos.
Análisis de las eficiencias.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
0,50 0,70 0,90 1,10 1,30 1,50
Caudal (m3/s)
Cabeza de la bomba (m)
h=0,53m R=30%
h=0,60m R=30%
h=0,43m R=30%
h=0,41m R=30%
Informe final 27542
pág. 13
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 0,5 1 1,5
Caudal (m3/s)
%Eficiencia
h=0,60m R=25% h=0,53m R=25%
h=0,43m R=25% h=0,41m R=25%
h=0,43m R=25%
En las gráficas podemos observar que salvo por
un caso (Altura h=0,41 y Reóstato en 20%)
observamos que entre más altura y menos caudal
la eficiencia es más alta, esto se traduce en que la
potencia aportada por el motor es mejor
aprovechada por el fluido. En este caso la altura
óptima sería de 60 centímetros en las que se
alcanzan eficiencias hasta de 22% que es la
eficiencia promedio en las que trabajan las
bombas de bombeo de agua potable.
CONCLUSIONES
La eficiencia de un equipo dentro de un
proceso, es un factor sumamente
importante porque permite mejorar el
consumo energético y disminuir gastos
que encarecen el producto o servicio
final, gracias a la práctica se pudo
determinar que la mayor eficiencia en
una bomba centrífuga se encuentra
cuando el motor ejerce mayor potencia,
es decir, en posiciones mayores a 30 en
el reóstato. Se comprendió el funcionamiento de la
bomba centrifuga, así mismo se
identificaron y utilizaron las diferentes
partes de ésta y los diferentes
instrumentos que se usaron para medir
las variables.
Con las gráficas se observa que la carga
máxima disminuye cuando se aumente
el caudal; la bomba está suministrando
menos energía al fluido.
La eficiencia de la bomba está
relacionada con las altura de agua que
esté presente en el tanque, ya que entre
mayor sea la altura y menor sea el
caudal la eficiencia es más alta
Informe final
27542
pág. 14
7. BIBLIOGRAFÍA
[1] Course_defoult, 2007. Bombas centrífugas.
Recuperado de http://ocwus.us.es/ingenieria-
agroforestal/hidraulica-y-
riegos/temario/Tema%207.%20Bombas/tutorial_04.
htm
[2] Bomba centrífuga definición: Las bombas
centrífugas también llamadas rotodinámicas.
Recuperado de
http://www.academia.edu/8014551/BOMBA_CEN
TR%C3%8DFUGA_DEFINICI%C3%93N_Las_Bo
mbas_centr%C3%ADfugas_tambi%C3%A9n_llam
adas_Rotodin%C3%A1micas.
[3] Bombas ideal S.A (2014). Datos técnicos de
hidráulica. [Imagen]. Recuperado de
www.bombasideal.com/Catalogos/LIBRO%20HID
RAULICA%20 [D-250112].
[4] Ibán Balbaste Peralta (2012). Prácticas de
laboratorio: Hidráulica. [Imagen]. Recuperado de
www.hidraulica.umich.mx/laboratorio/index.php/pr
acticas/16-manuales.
[5] Bomba centrífuga industrial. [Imagen]. Recuperado
de
http://epsem.upc.edu/~bombacentrifuga/castella/intr
oduccio%20centrifuges.html.
[6] Secretaría de comercio y fomento industrial de
México. Funcionamiento para bombas centrífugas.
Recuperado de
http://cide.uach.mx/pdf/NORMAS%20MEXICAN
AS%20NMX/EQUIPO%20DE%20USO%20GENE
RAL%20EN%20LA%20%20INDUSTRIA%20Y%
20AGRICULTURA/FUNCIONAMIENTO%20PA
RA%20BOMBAS%20CENTRIFUGAS.pdf.
[7] Mott, Robert L (2006). Selección y aplicación de
bombas. Mecánica de fluidos. Pearson, México.
[8] Oficina de ingeniería Bombas ideal S.A (2010).
Conceptos hidráulicos. Catálogo Bombas ideal.
Recuperado de http://www.bombas-
ideal.com/Catalogos/LIBRO%20HIDRAULICA%2
0[D-250112].pdf.
[9] Bombas centrífugas: Curvas características,
acoplamiento y empuje axial. Recuperado de
http://files.pfernandezdiez.es/Bombas/PDFs/BOMB
AS04.pdf.
[10] Ingeniería mecánica: Curvas características de una
bomba centrífuga [Imagen]. Recuperado de
https://areamecanica.wordpress.com/2011/06/16/ing
enieria-mecanica-curvas-caracteristicas-de-una-
bomba-centrifuga-ii/.