Repblica Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular para la Educacin UniversitariaUniversidad Politcnica Territorial del Oeste de Sucre Clodosbaldo RussinPrograma Nacional de Formacin en Procesos QumicosCuman, Estado. Sucre
Practica Bomba
Profesor: Ing. Herlin Maestre
Integrantes: Malav, Mayela Mata, Jos A. Moreno, Armando Oropeza, Mariela C.I.: 20.347.057C.I.: 19.239.731C.I.: 20.993.547C.I.: 20.347.914
Cuman, Diciembre de 2014RESUMENEn la prctica realizada se ha estudiado el comportamiento de una bomba centrifuga mediante grficos, donde se midieron distintos parmetros como el caudal fijando alturas del rotmetro, intensidad de corriente, R.P.M. de la bomba, presin de succin y presin de descarga de dicha bomba; realizndose dos experiencias fundamentales, la primera variando el caudal que pasaba por las tuberas (apertura de la vlvula de compuerta) para la determinacin de las curvas caractersticas del montaje experimental como es la potencia al freno, potencia del fluido, altura manomtrica de la bomba y del sistema fijndose 3 distintas velocidades de la bomba, por otro lado, la segunda experiencia basada en el incremento del voltaje suministrado a la bomba para observar las leyes de similitud por medio de las R.P.M y la altura manomtrica alcanzada, potencia al freno y eficiencia. La cuales resultaron satisfactorias para la determinacin de las mismas y los objetivos de la prctica fueron alcanzados.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Analizar el funcionamiento de una bomba centrfuga a partir de sus Curvas Caractersticas y Leyes de Similitud.
OBJETIVOS ESPECFICOS
Realizar las Curvas Caractersticas de la bomba centrfuga para tres velocidades distintas de rotacin (H=f (Qv), Pb= f (Qv) y N= f (Qv)).
Verificar las Leyes de Similitud (grficamente).
Determinar grficamente el punto de rgimen.
Tablas de datos ExperimentalesTabla N. 1. datos experimentales Mnima 1056 RPM
#Lectura del rotmetro (mm)Intensidad de corriente (Amp)Presin de succin (Bar)Presin de descarga (Psi)Voltaje (V)
1400,93-0,0813,4599
2500,93-0,0813,2598
3600,92-0,0813,196
4700,92-0,0812,9597
5800,95-0,0812,896
6900,945-0,0812,5696
71000,945-0,0812,4596
81100,95-0,0812,2595
91200,95-0,081295
101300,95-0,0811,9995
Tabla N. 2. datos experimentales Mediana 1067 RPM
#Lectura del rotmetro (mm)Intensidad de corriente (Amp)Presin de succin (Bar)Presin de descarga (Psi)Voltaje (V)
1401,005-0,0814,5108
2501,005-0,0814,44108
3601,005-0,0814,25107
4701,01-0,0814,1107
5801,01-0,0813,95106
6901,01-0,0813,6106
71001,015-0,0813,45106
81101,015-0,0813,25106
91201,02-0,0813105
101301,03-0,0812,7105
Tabla N. 3. datos experimentales Mxima 1450 RPM
#Lectura del rotmetro (mm)Intensidad de corriente (A)Presin de succin (Bar)Presin de descarga (Psi)Voltaje (V)
1401,29-0,087,6134
2501,3-0,087,5135
3601,31-0,087,3135
4701,33-0,087,1135
5801,35-0,086,9135
6901,36-0,086,8134
71001,39-0,086,6134
81101,39-0,0796,4134
91201,4-0,0796133
101301,41-0,0795,75133
Tabla N. 4. datos experimentales lectura inicial 60 mm (rotmetro)
#Lectura (mm)VariadorIntensidad de corriente (A)Presin de succin (Bar)Presin de descarga (Psi)Voltaje (V)RPM
16020,91-0,073951032
2642,60,92-0,073,25981071
365,52,70,95-0,073,41011093
469,530,99-0,073,751041137
572,53,21,01-0,0741071164
6753,31,06-0,074,251101200
7783,41,1-0,074,51131237
8803,61,11-0,074,91161262
984,53,71,16-0,075,11191300
10863,81,19-0,075,41211317
Tabla N. 5. datos experimentales lectura inicial 100 mm (rotmetro)
#Lectura (mm)VariadorIntensidad de corriente (A)Presin de succin (Bar)Presin de descarga (Psi)Voltaje (V)RPM
110020,95-0,072,49951033
21052,80,98-0,072,6981071
310831,01-0,072,91011106
41153,21,03-0,073,11041141
51173,31,08-0,073,21071166
61233,41,11-0,073,51101203
71273,61,15-0,073,71131240
81303,81,19-0,073,91161273
91343,91,21-0,074,11191300
1013741,25-0,074,41211320
MUESTRAS DE CLCULOSCurvas caractersticas
Caudal Volumtrico.
Para lecturas menores que 64 mm:
Q= 0,022 + 0,0153(L) Ec.1Q= 0,022 + 0,0153 x (40mm)
Q= 0,634 m3/h 1h/3600s= 0,000176111 m3/s
Para lecturas mayores que 64 mm:
Q= 0,1377 + 0,0154(L) Ec.2Q= 0,1377 + 0, 0154 x (70mm)
Q= 1,2157 m3/h1h/3600s= 0,000337694 m3/sNota: Los dems valores se obtienen de forma anloga (Ver Tablas N 6, 7 y 8). Clculo de La Potencia de la Bomba.
Pb = V I x Cos(0) Ec.3
Dnde:V: Tensin de los bornes del motorI: Intensidad de corriente del motor
Velocidad de Rotacin a 1056 R.P.M.:
Pb = 99 v * 0,93 Amp x Cos(0)Pb = 92,07 watt
Nota: Los dems valores a distintas velocidades (1067 y 1450) r.p.m. con sus respectivos caudales se obtienen de forma anloga (Ver Tablas N 6, 7 y 8).
Clculo de la Velocidad de Descarga y Succin
Dnde:QV: Caudal VolumtricoU: VelocidadA: rea transversald: Dimetro del rea transversal
Velocidad de Rotacin a 1056 R.P.M.:
0,3475m/s
Nota: La velocidad de descarga y succin poseen el mismo valor (El dimetro de la tubera es el mismo) para las tres velocidades y se calcularon de manera anloga (Ver Tablas N 13 y 14).
Clculo de la Altura Manomtrica de la bomba.
Dnde:PS: Presin de SuccinPD: Presin de DescargaUS: Velocidad de SuccinUD: Velocidad de DescargaZS: Altura del punto de SuccinZD: Altura del punto de descargaWF: Energa que recibe el fluidohF: Perdidas por friccin (Es despreciable)
Como los dimetros de la succin y la descarga tienen el mismo dimetro; no se toma en cuenta las velocidades.
Velocidad de Rotacin a 1056 R.P.M.:
Nota: Los dems valores a distintas velocidades (1067 y 1450) r.p.m. con sus respectivos caudales se obtienen de forma anloga (Ver Tablas N 6, 7 y 8) Clculo de la Potencia Hidrulica (PF).
Pero:
Entonces:
Velocidad de Rotacin a 1056 R.P.M.:
Nota: Los dems valores a distintas velocidades (1067 y 1450) r.p.m. con sus respectivos caudales se obtienen de forma anloga (Ver Tablas N 6, 7 y 8).
Clculo de la Eficiencia de la Bomba.
Dnde:PF: Potencia Hidrulica PB: Potencia al Freno: Eficiencia de la Bomba
Velocidad de Rotacin a 1056 R.P.M.:
Nota: Los dems valores a distintas velocidades fijas (1067 y 1450) r.p.m. con sus respectivos caudales se obtienen de forma anloga (Ver Tablas N 6, 7 y 8).
B- CURVA DEL SISTEMA
Clculo de la Velocidad Final.
Dnde: QV: Caudal VolumtricoD: Dimetro tuberaUF: Velocidad Final
Altura del rotmetro de 60 mm:
Nota: Los dems valores a distintas alturas del rotmetro con sus respectivas velocidades de rotacin se obtienen de forma anloga (Ver Tablas N 13 y 14).
Clculo del Nmero del Reynols.
Dnde:
: Densidad del LquidodF: Dimetro FinalUF: Velocidad Final
: Viscosidad del Lquido
Altura del Rotmetro de 60 mm:
Nota: Los dems valores a distintas alturas del rotmetro con sus respectivas velocidades de rotacin se obtienen de forma anloga (Ver Tablas N 13 y 14).
Clculo de las prdidas por contraccin.
Altura del Rotmetro de 60 mm:
Clculo de las prdidas por expansin.
Altura del Rotmetro de 60 mm:
Nota: Los dems valores a distintas alturas del rotmetro con sus respectivas velocidades de rotacin se obtienen de forma anloga (Ver Tablas N 13 y 14).
Clculo de las prdidas por tramos rectos y accesorios.
Dnde:LeqTotal: longitud equivalente de tramo recto y las longitudes en metros de los accesorios (codo 90, t paso lateral, vlvula de compuerta, descarga a la atmosfera tanque salida borde afilado) Calculo de longitud equivalente de accesorios.Tramo Recto: Codo 90: T salida lateral: Salida de la tubera: Contraccin del tanque: borde afilado K = 0,5
Vlvula de compuerta:1. Lectura < 60 mm (vlvula semi abierta)
2. Lectura > 60 mm (vlvula abierta)
Longitud equivalente total:
Factor de friccin : (Material: Hierro Galvanizado; E/D = 0,0059)
Para lectura 60 mm:
Altura del Rotmetro de 60 mm:
Nota: Los dems valores a distintas alturas del rotmetro con sus respectivas velocidades de rotacin se obtienen de forma anloga (Ver Tablas N 13 y 14).
Clculo de las prdidas totales.
Altura del Rotmetro de 60 mm:
Nota: Los dems valores a distintas alturas del rotmetro con sus respectivas velocidades de rotacin se obtienen de forma anloga (Ver Tablas N 13 y 14).
Clculo de la altura manomtrica del Sistema.
Altura del Rotmetro de 60 mm:
Nota: Los dems valores a distintas alturas del rotmetro con sus respectivas velocidades de rotacin se obtienen de forma anloga (Ver Tablas N 13 y 14).
C. LEYES DE SIMILITUD
Clculo del caudal.
Altura del Rotmetro de 60 mm:
Nota: Los dems valores a distintas alturas del rotmetro con sus respectivas velocidades de rotacin se obtienen de forma anloga (Ver Tabla N 10).
Verificacin del caudal.
Nota: Los dems valores a distintas alturas del rotmetro con sus respectivas velocidades de rotacin se obtienen de forma anloga (Ver Tabla N 10).
Clculo de la altura manomtrica.
Altura del Rotmetro de 60 mm:
Nota: Los dems valores a distintas alturas del rotmetro con sus respectivas velocidades de rotacin se obtienen de forma anloga (Ver Tabla N 10).
Verificacin de la altura manomtrica.
Nota: Los dems valores a distintas alturas del rotmetro con sus respectivas velocidades de rotacin se obtienen de forma anloga (Ver Tabla N 10).
Clculo de la potencia de la Bomba.
Altura del Rotmetro de 60 mm:
Nota: Los dems valores a distintas alturas del rotmetro con sus respectivas velocidades de rotacin se obtienen de forma anloga (Ver Tabla N 10).
Verificacin de la potencia de la bomba.
Nota: Los dems valores a distintas alturas del rotmetro con sus respectivas velocidades de rotacin se obtienen de forma anloga (Ver Tabla N 10). Para los clculos de mayor abertura (100 mm) se procedi de forma anloga (Ver Tabla N 11)
Determinacin del porcentaje de diferencia de las pendientes experimentales obtenidas de los grficos N =f (Qv), H = f (Qv) y Pb = f (Qv) con respecto a los valores tericos para la abertura menor (60 mm).
Para N =f (Qv):Segn el grfico 4 valor de la pendiente 0,6077 para una lectura de 60 mm.
Para H = f (R.P.M):Segn el grfico 5 valor de la pendiente 1,8622 para una lectura de 60 mm.
Para Pb = f (r.p.m):Segn el grfico 6 valor de la pendiente 2,1195 para una lectura de 60 mm.
Nota: Los porcentajes a la abertura mayor (100mm) se obtienen de forma anloga (Ver Tabla N 15).
Tablas de ResultadosTabla N. 9. Resultados lectura inicial 60 mm (rotmetro)
#Qv (m3/s)P S (Pa)P D (Pa)Altura bomba (m)Potencia al freno PbPotencia del fluido Pf% Eficiencia
12,61E-04-7000206852,9093647486,457,420143698,58316216
23,12E-04-700022408,753,0858406790,169,4049295910,4313771
33,18E-04-7000234433,1917262395,959,9276875710,3467301
43,36E-04-700025856,253,43879254102,9611,270915710,9468878
53,48E-04-7000275803,61526848108,0712,302507611,3838323
63,59E-04-700029303,753,79174441116,613,299125811,4057683
73,72E-04-700031027,53,96822034124,314,415516611,5973585
83,80E-04-700033785,54,25058184128,7615,796472912,2681523
94,00E-04-700035164,54,39176258138,0417,146912812,4216986
104,06E-04-7000372334,6035337143,9918,262267312,6830108
Tabla N. 10. Resultados lectura inicial 100 mm (rotmetro)
#Qv (m3/s)P S (Pa)P D (Pa)Altura bomba (m)Potencia al freno PbPotencia del fluido Pf% Eficiencia
14,66E-04-700017168,552,5493538490,2511,604614312,8582984
24,87E-04-7000179272,6270032596,0412,506902813,0225977
35,00E-04-700019995,52,83877437102,0113,870967813,5976549
45,30E-04-700021374,52,97995511107,1215,432407614,4066539
55,39E-04-7000220643,05054549115,5616,052902913,8914009
65,64E-04-700024132,53,26231661122,117,985177514,7298751
75,82E-04-700025511,53,40349736129,9519,332351114,8767611
85,94E-04-700026890,53,5446781138,0420,578607314,9077132
96,11E-04-700028269,53,68585885143,9922,014266715,2887469
106,24E-04-7000303383,89762997151,2523,767669315,7141615
Leyes de similitudTabla N. 11. Resultados Leyes de Similitud y Afinidad "lectura 60 mm"
NQ(m/s)Q(m/s) Leyes% ErrorH (m)H (m) Leyes% Error2Pb (m)Pb (m) Leyes% Error3
12,61E-042,9093647486,45
23,12E-042,71E-0415,14845943,085840673,133413561,5182446690,1696,62607056,69184872
33,18E-043,18E-040,002239843,191726233,213918660,6905099295,9595,83099040,124187
43,36E-043,31E-041,295570363,438792543,4538720,43659579102,96108,0104784,6759147
53,48E-043,44E-041,416202983,615268483,604051660,31122795108,07110,4704392,17292449
63,59E-043,59E-040,022404723,791744413,842351451,31708506116,6118,4104271,52894254
73,72E-043,70E-040,47590793,968220344,029173441,51279403124,3127,7214712,67885329
83,80E-043,79E-040,273842844,250581844,130238112,91372368128,76131,9897162,4469452
94,00E-043,92E-041,988532024,391762584,510413692,63060368138,04140,7449951,92191209
104,06E-044,05E-040,293747824,60353374,507375082,13336184143,99143,5265410,32290819
Tabla N. 12. Resultados Leyes de Similitud y Afinidad "lectura 100 mm"
#Q(m/s)Q(m/s) Leyes% ErrorH (m)H (m) Leyes% Error2Pb (m)Pb (m) Leyes% Error3
14,66E-042,5493538490,25
24,87E-044,83E-040,878687292,627003252,740365024,1367400596,04100,5807014,51448542
35,00E-045,03E-040,614948782,838774372,801508351,33021247102,01105,766743,55191084
45,30E-045,16E-042,734794842,979955113,02128651,36800614107,12112,0041984,36072746
55,39E-045,42E-040,565016863,050545493,111970951,97384441115,56114,3165951,08768505
65,64E-045,56E-041,541943033,262316613,24721960,4649212122,1126,9137753,79294957
75,82E-045,82E-040,042686093,403497363,466077131,80549285129,95133,7161422,81652001
85,94E-045,97E-040,442678693,54467813,587061761,1815704138,04140,60361,82328165
96,11E-046,07E-040,742192473,685858853,696636090,29154195143,99147,0109882,05494034
106,24E-046,21E-040,551808923,897629973,800142282,56536937151,25150,7384580,3393573
Curvas del sistemaTabla N. 13. Perdidas del sistema "lectura 60 mm"
#Velocidad (m/s)Reynolds Factor de FriccinPerdidas tramo recto Hf (m)Perdida por Contraccin (m)Perdida por expansin (m)Perdidas del sistema Hf (m)H sistema(m)
10,5153093716276,1510,037045020,302961725,14E-039,47E-030,317578810,40611315
20,615794719450,00040,036359570,424631877,34E-031,35E-020,445505430,53983281
30,6284581519849,97820,036286890,441391917,65E-031,41E-020,463132810,55826327
40,6622273620916,58550,036105030,48764518,49E-031,56E-020,511785190,60913714
50,6875542721716,5410,035978980,523823169,16E-031,69E-020,549845040,64893938
60,7086600222383,17060,035880010,554945499,73E-031,79E-020,582589480,68318576
70,7339869323183,12610,035767890,59346061,04E-021,92E-020,623115830,72557439
80,7508715323716,42980,035696860,619845181,09E-022,01E-020,650880480,75461688
90,7888618924916,36310,035546910,681280161,21E-022,22E-020,715535380,82225317
100,8015253525316,34080,035499730,702395131,24E-022,29E-020,737758960,84550325
Tabla N. 14. Perdidas del sistema "lectura 100 mm"
#Velocidad (m/s)Reynolds Factor de FriccinPerdidas tramo recto Hf (m)Perdida por Contraccin (m)Perdida por expansin (m)Perdidas del sistema Hf (m)H sistema(m)
10,9197175829049,46650,035115540,587797131,64E-023,02E-020,634359351,07948411
20,9619290930382,72570,034998860,640853921,79E-023,30E-020,691788291,17047862
30,98725631182,68120,034933130,673776961,89E-023,48E-020,727428761,22695146
41,0463521233049,2440,034790890,753772512,12E-023,91E-020,814039641,36419188
51,0632367233582,54770,034752850,777444662,19E-024,03E-020,839672491,40480983
61,1138905435182,45870,034644980,850637232,40E-024,43E-020,918935511,53041316
71,1476597536249,06610,034577830,901245372,55E-024,70E-020,973747551,61727273
81,1729866637049,02160,034529750,940153162,66E-024,91E-021,015890651,68405721
91,2067558638115,62890,034468470,993298922,82E-025,20E-021,073461,77528929
101,2320827738915,58440,034424511,034109632,94E-025,42E-021,11767081,84535271
Tabla N 15.- Porcentajes de diferencia de las pendientes experimentales obtenidas de los grficos N =f (Qv), H = f (Qv) y Pb = f (Qv) con respecto a los valores tericos para la abertura mayor (100 mm) y menor (60 mm).
Mayor abertura (100mm)Menor abertura(60mm)
N =f (Qv)16,2939,23
H =f (r.p.m)14,986,89
Pb = f (r.p.m)29,7129,35
Anlisis de los resultados En la primera experiencia de laboratorio se estudi las curva caractersticas de una bomba centrifuga, mediante la variacin de caudal y con un velocidad de rotacin fija de la bomba (1056, 1067 y 1045) r.p.m para cada corrida, causando que la altura manomtrica vayan disminuyendo a medida que se va aumentando el caudal, debido que la cada de presin en la bomba es directamente proporcional a la altura manomtrica (ver Grfico N. 1). Con respecto al comportamiento de la potencia de la bomba frente al caudal volumtrico (ver Grfico N. 2) se observ un comportamiento relativamente constante, esto se puede predecir considerando que la energa suministrada al fluido fue en aumento, al ir incrementando el caudal en el sistema tomando una tendencia casi sin cambio a lo largo de las corridas (mnimo, medio y mximo). Para el porcentaje de eficiencia versus el caudal volumtrico (ver Grfico N. 3), se observ el incremento de la eficiencia a medida que se aumenta el caudal, comprobndose la teora a pesar que son eficiencias bajas, ya que la bomba no fue fabricada para trabajar a voltajes bajos y bajas velocidades de rotacin (1056, 1067 y 1450)r.p.m.Con respecto a las leyes de similitud las aperturas de vlvulas (lectura de rotmetro 60mm y 100mm), con un porcentaje de error de las pendientes experimentales con respecto a las tericas estuvieron cercanas (ver Tabla N 15 y grficos 4, 5 y 6) El punto de funcionamiento de la bomba no se pudo determinar ya que las curva del sistema con respecto a la curvas caractersticas de la bomba no se interceptaron debido a las bajas velocidades de rotacin de y baja apertura de la vlvula, causando que la bomba funcione con baja eficiencia (ver Grafica N. 8), por lo tanto no se pudo estimar el mismo.
Conclusiones
La altura manomtrica (H) es directamente proporcional a la cada de presin que ocurre en el sistema. El comportamiento de la bomba a diferentes caudales con R.P.M fijos es aceptable. Las leyes de similitud se pudieron comprobar aunque arrojaron errores relativamente pequeos. La determinacin grafica de las leyes similitud se acerc a los valores de las pendientes tericas respectivamente. No se pudo determinar el caudal ptimo de operacin debido a que la curva del sistema y de los R.P.M utilizados no se cruzaron ya que no se alcanz una altura manomtrica deseada debido a los bajos voltajes utilizados.
Anexos y Grficos
Grfico N. 1
Grfico N. 2
Grafico N. 3
Grafico N. 4
Grafico N. 5
Grafico N. 6
Grafico N. 7
Grafico N. 8
Montaje experimental
Bibliografa
Mc. Cabe Smith, Operaciones Bsicas de Ingeniera Qumica Vol. I y II. Editorial Revert, Barcelona, 1973.
Perry y Otros, Manual del Ingeniero Qumico. Mc Graww Hill, New York, 1973.
Badger Banchero. Introduccin a la Ingeniera Qumica. 1era Edicin. Ediciones de Castillo S.A. Madrid, Espaa. 1964.
Recommended