I. RESUMEN La prctica de laboratorio fue realizada en las instalaciones del Laboratorio N 23 en la Facultad de Ingeniera Qumica y Textil el 9 de junio del presente ao con el objetivo de conocer el correcto manejo de bombas en un sistema de tuberas el funcionamiento de los equipos y lo ms importante la influencia de variables en el clculo de las potencias experimentales y tericas. Adicionalmente se estudi 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 tuberas y bombas centrifugas bombas son utilizadas para proveer de energa al fluido y facilitar as su transporte a travs de las tuberas en las diversas operaciones de la industria.El objetivo es el de conocer las grficas caractersticas de las bombas con las que se cuenta., para lo cual la toma de datos consisti en la toma de presiones y caudales ,as como las consideraciones de la intensidad de corriente y cadas de voltaje utilizadas con el fin de calcular las potencias utilizadas para cada caso. En el experimento se trabaj con dos bombas: una centrifuga y otra centrifuga autocebante con capacidad aproximada de entre 10-90 L/min. La toma de estos datos fueron realizados para 4 distintos casos: Bomba centrifuga Bomba centrifuga autocebante Bomba centrifuga + Bomba centrfuga autocebante Paralelo Bomba centrifuga + Bomba centrfuga autocebante SeriePosterior a la toma de datos se llev a un anlisis para la posterior realizacin de las grficas y resultados pertinentes con el objetivo de compararlos y brindar discusiones y conclusiones con respecto a estos.

II. INTRODUCCINLos procesos qumicos y fsicos que conlleven circulacin de fluidos establece directamente el trabajo con equipos de bombeo, los cuales sern parte fundamental para la realizacin del proceso pues entregaran energa al fluido para su transporte de un punto a otro. El funcionamiento en s de la bomba ser el de un convertidor de energa, o sea, transformara la energamecnicaen energa cintica, generando presin y velocidad en el fluido

Existen muchos tipos de bombas para diferentes aplicaciones.Los factores ms importantes que permiten escoger unsistemade bombeo adecuado son: presin ltima, presin deproceso, velocidad de bombeo, tipo degasesa bombear (laeficienciade cada bomba vara segn el tipo degas).

La prctica de laboratorio fue realizada por dos grupos 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 medicin presentes en el sistema de tuberas y en el tablero de control. Es importante la correcta realizacin del laboratorio con el objetivo de realizar un correcto posterior tratamiento de datos en el clculo de las potencias y nmeros de potencias, lo que permitir una adecuada discusin de resultados, mostrando los efectos y sugiriendo las causas y consecuencias sobre el proceso de agitacin de las diferentes variables estudiadas.

1. FUNDAMENTO TERICOUn equipo de bombeo es un transformador de energa mecnica, la que puede proceder de un motor elctrico trmico, y la convierte en energa que un fluido adquiere en forma de presin, de posicin de velocidad. Al tratar temas de cualquier circulacin de fluidos estamos, de alguna manera entrando en el tema de bombas. El funcionamiento en s de la bomba ser elde un convertidor de energa, o sea, transformara la energa mecnica en energa cintica, generando presin y velocidad en el fluido. Existen muchos tipos de bombas para diferentes aplicaciones, por ello tambin hay diversos factores importantes que nos permiten escoger un sistema de bombeo adecuado, tales son: presin, velocidad de bombeo y tipo de fluidoA continuacin se describe los tipos de bombas y la seleccin de estas como referencia para un mejor entendimiento del equipo descrito anteriormente.

1. Clasificacin de bombas.1.1 Bombas de desplazamiento positivo.A. Bombas ReciprocantesAaden energa al sistema fluido mediante un pistn que acta contra un lquido. El pistn es accionado, generalmente, por un motor elctrico. Por cada carrera del pistn la bomba descarga una cantidad fija del flui do. Aplicaciones: Descarga de fluidos relativamente viscosos.Fig. N 1 Partes Bomba reciprocante

Ventajas: Son capaces de obtener altas presiones.Desventajas: No pueden trabajar con fluidos slidos abrasivos en suspencin.

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 stos y el cuerpo de la bomba queda atrapada una masa de fluido, la que es transportada hacia la salida. Aplicaciones: Manejo de lquidos de cualquier viscosidad, descargas masivas, manejo de alimentos, para carga de vehculos tanques, para proteccin contra incendios, manejo de grasa, gases licuados, etc.Fig. N 2 Bomba rotatoria

Ventajas: Pueden manejar fluidos altamente viscosos, no tienen vlvulas, y combinan las caractersticas de flujo constante de la bomba centrifuga con el efecto positivo de la bomba reciprocante.Desventajas: Lquidos corrosivos o con sustancias abrasivas pueden causar un prematuro desgaste en parte de la bomba. No deben usarse en instalaciones donde halla probabilidades de que giren en seco en algn momento. Fig. N 3 Funcionamiento Bomba rotatoria

1.2 Bombas Centrfugas.Una bomba centrfuga transforma la energa mecnica de un impulsor rotatorio en energa cintica y potencial requerida. En una bomba dada que funcione a cierta velocidad y que maneje un volumen definido de lquido, la energa que se aplica y transfiere al lquido es la misma para cualquier lquido sin que importe su densidad. Pero ver que en esta energa, la viscosidad s influye. Fig. N 4 Bomba centrifuga y sus partes.

Aplicaciones: Se emplean para bombear cantidades tan pequeas como unos cuantos galones por minuto y con una pequea altura de carga como para bombear cientos de miles de GPM con alturas de carga de 100 m.Ventajas: Simple construccin, bajo costo. El fluido es entregado a presin esencialmente constante, sin variaciones bruscas ni pulsaciones. Pueden acoplarse directamente al eje del motor necesario para la operacin. La lnea de descarga puede reducirse, inclusive cerrarse, sin daar la bomba. Pueden usarse con lquidos que contiene gran cantidad de slidos en suspencin. Trabaja sin vlvulas y su costo de mantenimiento es inferior a otros tipos de bombas.Desventajas: No pueden trabajar con grandes diferencias de presin. No deben girar sin estar el rodete el impulsor lleno de lquido, porque de lo contrario puede producirse rozamiento en los arcos de cierre; en general deben cebarse. Su adecuada eficiencia mecnica slo puede obtenerse en un estrecho intervalo de condiciones operativas. No operan eficientemente con fluidos muy viscosos.

1.2.1 Caractersticas de Operacin de las Bombas Centrfugas Una bomba centrfuga generalmente opera a velocidad constante y la capacidad de la bomba depende solamente de la presin total de descarga el diseo y caractersticas de succin. La caracterstica principal de la bomba centrfuga es la de convertir la energa de una fuente de movimiento (el motor) primero en velocidad (o energa cintica) y despus en energa de presin. Las bombas centrifugas sirven para el transporte de lquidos que contengan slidos en suspensin, peropoco viscosos.Su caudales constantey elevado tienen bajo mantenimiento. Este tipodebombaspresentanun rendimiento elevado para un intervalo pequeo de caudal pero su rendimiento es bajo cuando transportan lquidos viscosos. La mejor manera de describir las caractersticas de operacin de una bomba centrfuga es usando una curva caracterstica: relacin de presin de descarga (H), capacidad (Q), eficiencia ( ) y potencia suministrada (P). Tpicamente el aumento de presin creado por una bomba centrfuga es expresado en trminos de altura de fluido en operacin, cuando se usa esto es un valor independiente de la densidad del fluido. Generalmente la presin de descarga aumenta continuamente conforme la capacidad disminuye, este tipo de curva se conoce como curva caracterstica creciente; una curva caracterstica estable de presin de descarga-capacidad es aquella en la cual se puede una sola capacidad para cualquier presin de descarga. Cuando una bomba puede ser operada a velocidades variables, se obtienen curvas caractersticas para cada velocidad de giro. Igualmente es posible cambiar la capacidad de la bomba variando el dimetro del impulsor, con el cual tambin se afectar la presin de descarga total.

1.2.2 Elementos Bomba centrifuga Rodete o impulsor El rodete o impulsor es un elemento mvil, formado por unas paletas o labes divergentes unidos a un eje que recibe energa del exterior comopodemos observar en lafiguraque nos muestra eldespiece de una bomba centrfuga.Segn que estos labes vayan sueltos ounidos a uno o dos discos, losrodetes pueden ser Abiertos: cuando van sueltos. Tienen la ventaja de que permite el paso de impurezas,pero tienepoca eficacia. Cerrados: cuando van unidos lateralmente a dos discos Semiabiertas: cuando van unidos a un disco

Fig. N 5 Ubicacin de los alabes y sus tipos.

Difusor El difusor junto con el rodete, estn encerrados en una cmara, llamada carcasa o cuerpo de bomba, segn como se ve en la figura 1.El difusor est formado por unos labes fijos divergentes, que al incrementarse la seccin de la carcasa, la velocidad del agua irdisminuyendo loque contribuye a transformar la energa cintica enenerga depresin, mejorando el rendimientode la bomba. Eje El eje de la bomba es una pieza en forma de barra de seccin circular no uniforme que se fija rgidamente sobre el impulsor y le transmite la fuerza del elemento motor, como se puede apreciar en la figura.Fig. N 6 Ubicacin del difusor y el eje en una bomba centrifuga

1.2.3 Partes de una bomba centrfuga: Carcasa: Es la parte exterior protectora de la bomba y cumple la funcin de convertir la energa de velocidad impartidaal lquido por elimpulsor en energa de presin.Esto se lleva a cabo mediante reduccin de la velocidad por un aumento gradual del rea. Impulsores: Es el corazn de la bomba centrfuga. Recibe el lquido y le imparte una velocidad de la cual depende la carga producida por la bomba. Anillos de desgaste: Cumplen la funcin de ser un elemento fcil 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 as la necesidad de cambiar estos elementos y quitar solo los anillos. Estoperas, empaques y sellos: la funcin de estos elementos es evitar el flujo hacia fuera del lquido bombeado a travs 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 centrfuga, transmitiendo adems el movimiento que imparte la flecha del motor. Cojinetes: Sirven de soportea la flecha de todo el rotor en un alineamiento correcto en relacin con laspartes estacionarias.Soportan las cargas radiales yaxiales existentes en la bomba. Bases: Sirven de soporte a la bomba, sosteniendo el peso de toda ella1.2.4 Cavitacin.Es un proceso que se presenta cuando una bomba centrfuga tiene una elevada capacidad, debido a que se desarrollan presiones muy bajas en el ojo del impulsor o en los extremos de los labes.Si la presin disminuye un valor menor que la presin de vapor que el lquido a la temperatura de operacin puede presentarse la vaporizacin del lquido y las burbujas de vapor formadas se mueve hacia regiones de alta presin donde colapsan produciendo golpeteo (vibraciones) y erosin en las partes mviles de la bomba, pudiendo llegar a desprender pequeos pedazos del impulsor.

1.2.5 Carga de succin Neta Positiva (Npsh)Es la diferencia entre la presin existente a la entrada de la bomba y la presin de vapor del lquido que se bombea. Esta diferencia es la necesaria para evitar la cavitacin. El valor de la NPSH que se requiere es del orden de 1.5 a 3 m para bombas centrfugas pequeas (hasta 400 L/min.), pero aumenta con la capacidad de la bomba, la velocidad del rodete y la presin de descarga, recomendndose valores de hasta 15m para bombas muy grandes. Para una bomba que succiona desde un depsito, la NPSH se calcula habitualmente mediante la expresin.

Calculo del NPSH

NPSH = -

Donde: Pv: presin de vapor del fluido htotal: perdida de carga por succin Z1: altura del nivel del liquido

Los problemas de cavitacin pueden ser resueltos poniendo especial atencin al diseo de la instalacin de la bomba en la zona de succin.En tanto esta caracterstica es fijada por el fabricante es recomendable pedirle el valor del NPSH requerido por la bomba, de este modo el diseo de nuestra instalacin en el lado de la succin deber ser de modo que el NPSH disponible en el sistema sea mayor que el valor requerido informado por el fabricante1.3 Seleccin del tipo de bombas

Para ello, los factores ms importantes a tener en cuenta son: 1. El flujo msico 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 abrasin del fluido determina que nos restrinjamos a ciertos tipos de bombas.3. El aumento de la presin en el fluido, es determinado con un balance de energa en el sistema. Este factor es uno de los ms importantes en la determinacin de la potencia necesaria.4. Tipo de distribucin 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 presin total necesaria.b. Determinar la capacidad, y dejar preferentemente un margen de seguridad (5%-20%), para alguna variacin.c. Examinar las condiciones del lquido: densidad, viscosidad, presin de vapor, la cual es importante para el clculo del NPSH, en la instalacin de una bomba, pH, materia slida en suspensin, etc.

1.4 Ecuaciones y frmulas utilizadas en el proceso Balance de Energa: Entonces: En donde:

Clculo de prdidas primarias

Calculo de prdidas secundarias

K caracterstico para cada accesorio.Potencia consumida:

Potencia del motor:

Eficiencia de la bomba:

2. OBJETIVOS

Desarrollar las habilidades para el planeamiento, ejecucin y evaluacin de resultados de experimentos sobre desempeo de bombas centrifugas accionadas por motores elctricos. Operar de forma segura una bomba centrifuga accionada por un motor elctrico. Interpretar correctamente la informacin proporcionada por los fabricantes de bombas centrifugas sobre las caractersticas de esos equipos y su desempeo. Determinar el desempeo de bombas centrifugas a distintas condiciones de operacin a partir de la informacin proporcionada por el fabricante. Analizar el comportamiento y aplicacin de las bombas en serie y paralelo. Conocer el punto ptimo de la bomba.

3. METODOLOGIA

Descripcin del equipo

Bomba con Rodete Centrfugo

Caractersticas tcnicas:Cdigo CPm 158.Rango de operacin de Caudales: 10-90 L/minRango de Head: 34-22 m.Head mx.: 36 m.Q mx.: 90 L/min.Motor Monofsico. 220 V. - 60 Hz. - 5.5 A. 1 HP. - 1200 W mx. C: 20 F.

Bomba Autocebante

19264224H=64.5311271

Caractersticas tcnicas:Tipo JSWm/2BMRango de operacin de Caudales: 5-80 L/min.Rango de Head: 46-21 m.Head mx. 48 m.Q mx.: 85 L/min.Motor Monofasico. 220 V. - 60 Hz. - 5.5 A. 1 HP. - 1100 W mx. C: 20 F.

Medidor Volumtrico (Contmetro)Dos Contmetros.Marca INCAMide Volumen en m3/h.Para lquidos hasta de 50 oC.Qn: 5 m3/h.Medidor de Presin (manmetro)Marca JAKORango 0-4 bar. / 055 psi.KI: 1.6(Conectado al sistema de la bomba de rodete centrifugo)Marca ASHCROFTRango 0-60 bar.(Conectado al sistema de la bomba autocebante).

Tablero de control ElctricoEl tablero contiene dos interruptores y dos pilotos que indican el encendido de cada bomba, el interruptor y piloto del lado izquierdo es de la bomba autocebante y el de la derecha de la bomba de rodete centrifugo.A su vez existe un breaker principal que alimenta de energa a todo el sistema.

El tablero contiene tambin:Dos ampermetros Rango: 0-10 A.Un Voltmetro Rango 0-300 V.

Sistema de Tuberas y accesoriosLas tuberas son de material de acero galvanizado para lo cual se a considerado un valor de rugosidad = 0.152 mm. de la figura 1 del apndice, todas las tuberas poseen dimetro de 1 plg.

Entre los accesorios instalados en el sistema tenemos: 5 vlvulas tipo globo 1 plg. 5 uniones universales. 2 vlvulas check. 12 codos de 1 plg. 4 T de 1 plg.

Ejecucin del procedimiento experimental

Para cada bomba:

TIPO DE BOMBA :

CorridaPresinPsiTiemposegFactorrotmetroCaudalm3/sIamperiosVoltajevolt

TIPO DE BOMBA :

CorridaPresinpsiTiemposegFactorrotmetroCaudalm3/sIamperiosVoltajevolt

Para arreglo en paralelo:

TIPO DE BOMBA :

CorridaPresinpsiTiemposegFactorrotmetroCaudalm3/sIamperiosVoltajeVolt

TIPO DE BOMBA :

CorridaPresinpsiTiemposegFactorrotmetroCaudalm3/sIamperiosVoltajevolt

Para arreglo en serie con vlvula completamente abierta

CorridaPresinpsiTiemposegFactorrotmetroCaudalm3/sIamperiosVoltajevolt