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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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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Calculo de pérdidas secundarias
ℎ =
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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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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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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
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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
-
8/18/2019 Bombas Resumen Intro y Fundamento Viernes
21/39
BOMBAS LAB. DE OPERACIONES UNITARIAS I
21
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
Resultados obtenidos
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
-
8/18/2019 Bombas Resumen Intro y Fundamento Viernes
22/39
BOMBAS LAB. DE OPERACIONES UNITARIAS I
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
-
8/18/2019 Bombas Resumen Intro y Fundamento Viernes
23/39
BOMBAS LAB. DE OPERACIONES UNITARIAS I
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
-
8/18/2019 Bombas Resumen Intro y Fundamento Viernes
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BOMBAS LAB. DE OPERACIONES UNITARIAS I
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
Resultados obtenidos
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
-
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25/39
BOMBAS LAB. DE OPERACIONES UNITARIAS I
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
balance entre 2 y 3 long.(m) 108.8 dif. Alturas 0.356
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
-
8/18/2019 Bombas Resumen Intro y Fundamento Viernes
26/39
BOMBAS LAB. DE OPERACIONES UNITARIAS I
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
Resultados obtenidos
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
-
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BOMBAS LAB. DE OPERACIONES UNITARIAS I
27
4 9.6 0.001041667 2.055785804
5 13.43 0.000744602 1.469511818
6 33.89 0.000295072 0.582341213
balance entre 1 y 3 long.(m) 108.8 dif. Alturas 0.356
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
balance entre 1 y 2 long.(m) 164.7 dif. Alturas 0.365
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
-
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BOMBAS LAB. DE OPERACIONES UNITARIAS I
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:
-
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BOMBAS LAB. DE OPERACIONES UNITARIAS I
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
-
8/18/2019 Bombas Resumen Intro y Fundamento Viernes
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BOMBAS LAB. DE OPERACIONES UNITARIAS I
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
-
8/18/2019 Bombas Resumen Intro y Fundamento Viernes
31/39
BOMBAS LAB. DE OPERACIONES UNITARIAS I
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
-
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BOMBAS LAB. DE OPERACIONES UNITARIAS I
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
-
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BOMBAS LAB. DE OPERACIONES UNITARIAS I
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
-
8/18/2019 Bombas Resumen Intro y Fundamento Viernes
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BOMBAS LAB. DE OPERACIONES UNITARIAS I
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
Pérdidas Secundarias
HEAD
Tipo - Acce # Acce. K (c/u) K
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
-
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BOMBAS LAB. DE OPERACIONES UNITARIAS I
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
-
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BOMBAS LAB. DE OPERACIONES UNITARIAS I
36
En serie
Pérdidas Secundarias
tramos1-2
HEAD
Tipo - Acce # Acce. K (c/u) K
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
-
8/18/2019 Bombas Resumen Intro y Fundamento Viernes
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BOMBAS LAB. DE OPERACIONES UNITARIAS I
37
Pérdidas Secundarias, tramo 2-3
HEAD
Tipo - Acce # Acce. K (c/u) K
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
-
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BOMBAS LAB. DE OPERACIONES UNITARIAS I
38
Pérdidas Secundarias, balance entre
1-2
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
Pérdidas Secundarias,
balance entre 1-3
HEAD
Tipo - Acce # Acce. K (c/u) K
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
-
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BOMBAS LAB. DE OPERACIONES UNITARIAS I
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