Lou Bombas Plancha

BOMBAS LAB. DE OPERACIONES UNITARIAS I

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE INGENIERA QUMICA Y TEXTIL Escuela Profesional de Ingeniera Qumica

Laboratorio de Operaciones Unitarias I PI 135 BBOMBASNombre del profesor responsable de la prctica ING. MAGALY CAMILA VIVAS CUELLAR

Nombre y cdigo de alumnos integrantes del grupo de trabajo:BRAVO LEON ANGEL ORLANDO 20112102DCADENAS VASQUEZ WALTER 20110388HCRIBILLERO LOAYZA JAIR MARTIN 20110278H ECHEVERRE LORENZO JESUS 20080214G

AGITACINLAB. DE OPERACIONES UNITARIAS I

BOMBAS LAB. DE OPERACIONES UNITARIAS I

Lima, 29 de mayo del 201518

INDICEI. RESUMENPag.4II. INTRODUCCIN.Pag.51. FUNDAMENTO TEORICO.Pag.6.2. OBJETIVOS...Pag12...3. METODOLOGAPag12. 3.1 Descripcin del equipo.Pag.133.2 Ejecucin del procedimiento experimental....Pag.14 4. RESULTADOS..Pag18.4.1. Bomba centrifuga convencional......Pg18.4.2. Bomba autocebante.......................Pg.214.3. bombas en serie ..Pg.244.4. Bombas en paralelo..Pg.27

5. DISCUSIN DE RESULTADOS..Pg36.6. CONCLUSIONESPg.37

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS.Pg.387. APNDICES..........Pg.38

I. RESUMEN La prctica de laboratorio fue realizada en las instalaciones del Laboratorio N 23 en la Facultad de Ingeniera Qumica y Textil el 21 de mayo 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 cintica 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 autocevante con 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 centrfuga autocevante Paralelo Bomba centrifuga + Bomba centrfuga autocevante 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.

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 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. 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 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 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. Realizar correctamente mediciones para determinar las condiciones de operacin de una bomba centrifuga. Determinar el desempeo de bombas centrifugas a distintas condiciones de operacin a partir de la informacin proporcionada por el fabricante.

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 :


Para arreglo en serie con vlvula completamente abierta


4. RESULTADOS

Bomba centrifuga convencionalDatos del laboratorio

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

15.366.64220

25.35.96.84220

35.25.66.95220

45.15.37.18220

54.95.27.84220

64.4510.53220

Resultados obtenidos

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

6.6418124040.81630.001513.086631.4881

6.8420137823.12930.001462.983762.8958

6.9522151605.44220.001442.882615.4588

7.1824165387.75510.001392.779746.8665

7.8428192952.3810.001282.573435.9634

10.5340275646.25850.000951.954503.2541

fhfprim.hfsec.hf total(m)Headhf (m)

0.0062804480.1454967685.3955.54119.3885.54

0.0062873960.1361712175.0445.18020.4075.18

0.0062902990.1325272234.9075.03921.6645.04

0.0062978940.1236328184.5724.69622.7014.70

0.0063165160.1051492983.8773.98224.7483.98

0.0063956560.0586463682.1362.19431.2702.19

I de la maq(A)voltaje(V)Pot sum (W) Pot con (W)EficienciaNPSH

62201320286.29103721.68871513.134

5.92201298291.36216922.44700814.514

5.62201232305.0712624.76227815.912

5.32201166308.58173726.46498617.293

5.22201144309.7836727.07899220.053

52201100290.50966726.4099728.364

Bomba autocebanteDatos recogidos del laboratorio

corridaI(amp)I de la maq(A)Presin(PSI)Tiempo(s)voltaje(V)

14.7559.1220

24.95.1109.16220

34.85.1159.22220

455.3209.07220

55.15.4259.41220

655.23010.71220


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

9.1534455.782310.00109892.263045.9851

9.161068911.564630.00109172.262633.0201

9.2215103367.34690.00108462.162225.4300

9.0720137823.12930.001102542.263254.5164

9.4125172278.91160.00106272.160969.0185

10.7130206734.69390.000933711.853568.4841

fhfprim.hfsec.hf total(m)Head

0.006354560.104835753.0973.2027.675

0.006356310.103495353.0573.16011.154

0.006358060.102180813.0173.11914.633

0.006353680.105515863.1183.22318.268

0.006363580.098181362.8972.99521.546

0.006400880.076237272.2362.31224.336

I de la maq(A)voltaje(V)Pot sum (W) Pot con (W)EficienciaNPSH

5220110082.48061297.498237533.760

5.12201122119.07633610.61286427.281

5.12201122155.20502713.832890110.801

5.32201166196.96536716.892398514.332

5.42201188223.91149618.84776917.838

5.22201144222.20614219.423613821.311

4) bombas en serie:Datos recogidos del laboratorio

CorridaIco.nv(amp)I conv. de la maq(A)I auto.(amp)I auto.de la maq(A)Pconv.(PSI)Pautoc.(PSI)Tiempo(s)

15.76.25.15.512156.77

25.66.15.15.514206.66

35.565.15.514256.46

45.45.95.15.518306.8

55.35.85.25.422407.5

65.15.54.95.432508.29


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

6.77121582693.8776103367.34690.00147712.9

6.66142096476.1905137823.12930.00150153.0

6.46142596476.1905172278.91160.001547993.1

6.81830124040.816206734.69390.001470592.9

7.52240151605.442275646.25850.001333332.6

8.293250220517.007344557.82310.001206272.4

balance entre 1 y 2

Rehfprim.hfsec.hf total(m)Headconv.

84744.23400.006284970.0520.0589.254

86143.91350.0062815990.0540.06010.678

88810.90780.0062754470.0570.06310.706

84370.36240.0062858880.0520.05813.478

76495.79520.0063071340.0420.04916.221

69206.08740.0063307370.0350.04123.203

Balance entre 2 y 3Rehfprim.hfsec.hf total(m)Headautoc.

84744.23400.006284976.3846.391210.625

86143.91350.00628166.5976.603414.298

88810.90780.006275457.0127.018753.817

84370.36240.006285896.3286.334820.902

76495.79520.006307135.2025.2081226.591

69206.08740.006330744.2584.2641225.582

dif. Alturas0.365

5) bombas en paraleloDatos obtenidos en el laboratorio

corridaIconv.(amp)Iconv. de la maq(A)Iauto.(amp)Iauto.de la maq(A)

155.44.55

255.24.75

34.75.24.95.1

44.64.94.85.3

54.44.64.65

63.63.84.44.9

Pconv.(PSI)Pautoc.(PSI)Tconv.(s)Tautoc.(s)voltaje(V)

12108.639.35220

32159.379.59220

342010.069.66220

402511.59.6220

463513.4113.43220

525060.433.89220


Caudal del autocebantecorridaTautoc.(s)Caudal (m3/s)velocidad aut

19.350.0010695192.110753338

29.590.0010427532.05792948

39.660.0010351972.043016948

49.60.0010416672.055785804

513.430.0007446021.469511818

633.890.0002950720.582341213

Balance entre 1 y 3Rehfprim.hfsec.hf total(m)Headautoc.

61360.26360.006361842.9342.9407.630

59824.65740.006368792.7892.79511.142

59391.14540.006370822.7492.75514.662

59762.34000.006369082.7832.78918.188

42719.17080.006476431.4221.42925.130

16928.84230.006974160.2230.23035.607

Caudal del conv.corridaTconv.(s)Caudal (m3/s)velocid conv

18.630.0011587492.286853269

29.370.0010672362.106247995

310.060.0009940361.961783669

411.50.0008695651.716134236

513.410.0007457121.471703484

660.40.0001655630.326747412

Balance entre 1 y 2Rehfprim.hfsec.hf total(m)Headconv.

66479.54390.006340783.1773.18412.271

61229.29180.006362422.6952.70225.842

57029.66840.006382332.3382.34526.865

49888.56210.006423151.7891.79630.498

42782.88320.006475891.3161.32234.213

9498.65010.007511880.0650.07237.086

I. muestra de clculos y datos utilizados Datos bibliogrficos: datos bibliogrficos

dimetro(m)0.0254

e/D0.005984

dimetro(m)23

e/D996.86

dimetro(m)0.000871

rea(m2)0.0005067

longitud(m)1.3

Presin vap.26

1.- Bomba Centrifuga Convencional Para determinar el caudal que pasa por las tuberas:

De la misma forma, las mismas ecuaciones determinamos el Caudal y la Potencia del motor:Temperatura22C

Densidad997.8 kg/m3

Viscosidad0.000961 Pa.s

Gravedad9.81 m2/s

Materialhierro galvanizado

Dimetro nominal1plg

Dimetro interno0.0254 m

E/D0.005984

DIAGRAMA DE FLUJO

Realizando un balance de energa (ecuacin de Bernoulli) obtenemos la relacin

1. La diferencia de presiones lo calculamosP2 = P atm +P medidaP1 = P atmP2-P1 = P medida2. La diferencia de alturasZ1= 0.71 mZ2=0.19 m

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

Donde:4. El clculo de las prdidas de carga lo realizamos en 2 partesPerdidas primarias

Donde al tener la velocidad, dimetro, viscosidad y densidad obtenemos el nmero de Reynolds, luego tambin tenemos la rugosidad absoluta y relativa del material. Con el nmero de Reynolds y la rugosidad relativa obtenemos el factor de friccin (f) del grafico de Moody, con este dato reemplazamos en la ecuacin de Darcy teniendo en cuenta la longitud total de la tubera

L total de la tubera =2.141 mPerdidas secundarias

Lo calculamos con la siguiente ecuacin

Identificamos los accesorios que se encuentran en los tramos respectivos y obtenemos los K respectivos de tablas

HEAD

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

Union.Univ.30.040.12

Union T010

Codos 9020.91.8

Valv.Globo11010

K total11.92

5. Luego pasamos a obtener el HBOMBA con la ecuacin De la ecuacin de Bernoulli:

Despejando:

6. Calculo de potencia consumida

7. Este clculo lo realizamos para poder calcular posteriormente la eficiencia de la bomba centrifuga

8. Calculo de NPSH NPSH = +Z2 -

Luego de los siguientes clculos 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 ecuacin de Bernoulli, tambin reemplazaremos la potencia consumida y finalmente la eficiencia2.- BOMBA CENTRFUGA AUTOCEBANTEDe la misma forma, las mismas ecuaciones determinamos el Caudal y la Potencia del motor: Procedimiento de clculo: 1. Se calcula la diferencia de presionesP2 = P atm +P medidaP1 = P atmP2-P1 = P medida9. La diferencia de alturasZ1= 0.71 mZ2=0.19 m

10. El clculo de la velocidad se halla a partir del caudal medido indirectamente por el contmetro. Donde, 11. El clculo de las prdidas de carga se realiza en dos partes:

11.1. Prdidas primarias

Donde al tener la velocidad, dimetro, viscosidad y densidad se obtiene el nmero de Reynolds. Luego, se tiene el dato de la rugosidad absoluta y relativa del material. Con el nmero de Reynolds y la rugosidad relativa obtenemos el factor de friccin (f) del grfico de Moody, con este dato reemplazamos en la ecuacin de Darcy teniendo en cuenta la longitud total de la tubera.

L total de la tubera =2.141 m11.2. Perdidas secundariasLo calculamos con la siguiente ecuacin

Identificamos los accesorios que se encuentran en los tramos respectivos y obtenemos los K respectivos de tablas

HEAD



Union T111

Codos 9020.91.8

Valv.Globo11010

K total12.92

12. Luego pasamos a obtener el HBOMBA con la ecuacin De la ecuacin de Bernoulli:

Despejando:

13. Clculo de potencia consumida

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

15. Calculo de NPSH NPSH = +Z2 -

Una vez halladas las perdidas, se calcular el head de la bomba centrifuga convencional, reemplazado los datos en la ecuacin de Bernoulli. Tambin se reemplazar la potencia consumida y finalmente la eficiencia ANLISIS DE BOMBAS EN SERIE y paralelo(BOMBA AUTOCEBANTE Y BOMBA CENTRIFUGA)

Esquema simplificado:

En seriePrdidas Secundarias tramos1-2

HEAD



Union T212

Codos 9040.93.6

Valv.Globo21020

K total25.72

Prdidas Secundarias, tramo 2-3

HEAD



Union T212

Codos 9030.92.7

Valv.Globo11010

K total14.74

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

balance entre 1 y 3

HB=HB1+HB2

corridaCaudal (m3/s)HBtotal

10.001477105219.880

20.001501502424.976

30.001547988764.523

40.001470588834.380

50.0013333331242.811

60.0012062731248.786

Head del sistema en paralelo

Prdidas Secundarias, balance entre 1-2

HEAD



Union T010

Codos 9020.91.8

Valv.Globo11010

K total11.92

Prdidas Secundarias, balance entre 1-3

HEAD



Union T111

Codos 9020.91.8

Valv.Globo11010

K total12.92

5. DISCUSIN DE RESULTADOS

Para la bomba centrifuga convencional el primer grafico de Caudal vs Head podemos observar que a medida que aumenta el caudal el Head de la bomba tiende a decrecer de acuerdo a la teora ya que la diferencia presin de impulsin y de aspiracin de la bomba (H = Pd-Ps/g) tiende a disminuir a medida que aumenta el caudal, es por ello que la tendencia del Head es decreciente. En la segunda grafica para la bomba centrifuga convencional de Potencia consumida vs el caudal observamos que la curva tiene una tendencia parablica, donde primero la potencia aumenta hasta un mximo y luego empieza a disminuir. La potencia viene a ser el producto entre la gravedad especfica, el caudal y el head, por tanto a medida que el caudal aumente el head va disminuyendo as que el producto (potencia) tambin decrecer. As que en este caso existe un caudal ptimo donde la potencia es mxima. La eficiencia viene a ser el cociente entre Potencia consumida entre la potencia del motor de la bomba, donde la potencia del motor siempre debe ser mayor a la potencia consumida para evitar sobrecargas. La curva que relaciona eficiencia y caudal tiene una tendencia tambin parablica donde tambin existe un caudal optimo a la que debe trabajar la bomba. La cuarta curva caracterstica a considerar en la bomba centrifuga convencional es la curva NPSH (Net Positive Suction Head) o altura neta positiva de aspiracin requerida, en funcin del caudal Q. Esta curva representa la energa mnima necesaria que el lquido bombeado debe tener, es medida en la brida de aspiracin de la bomba como altura absoluta de lquido, para garantizar su funcionamiento. Para la Bomba Autocebante, las curvas entre Potencia vs Q, Eficiencia vs Q, NSPH vs Q y Head vs Q presentan los mismos efectos y las mismas tendencias, esto es debido a que ambas bombas han operado siguiendo el mismo procedimiento experimental. En el caso de bombas en ser se sabe que el caudal se mantiene constante para la obtencin de una mayor elevacin o un mayor Head, observamos en los resultados que se han sumado el Head por parte de la bomba centrifuga convencional y el Head de la bomba autocebante. Esta grafica tiene la misma tendencia Head vs Q es decir que a medida que aumenta el caudal el head tiende a disminuir a diferencia que se obtuvieron Head de mayor magnitud. Finalmente en bombas en paralelo la intencin principal fue de obtener un caudal ms elevado manteniendo el Head constante.

6. CONCLUSIONES

Al comparar los Head proporcionados por ambas bombas, se observa que la bomba centrifuga convencional ofrece un mayor Head que la autocebante. El Head mximo que ofrece la bomba convencional es H = 31 m para un Q = 0.0095 m3/s, mientras que la bomba autocebante ofrece un mximo de Head de = 26 m para un Q = 0.0098 m3/s. La potencia consumida mxima de la bomba convencional es 318.5 W para un Q = 0.0013 m3/s La eficiencia mxima de la bomba convencional es de 29% para un Q optimo = 0.0011 m3/s, un valor muy valor. La potencia entregada al fluido por la bomba, aumenta al aumentar el caudal, pero al aumentar ms el caudal la potencia tiene a disminuir as que no es recomendable usar la bomba para caudales altos. La potencia consumida mxima para la bomba autocebante es 260 W para un Q = 0.00099 m3/s. La eficiencia mxima de la bomba autocebante es 22% para un Q optimo = 0.00099 m3/s Para un mismo Q la eficiencia de la bomba convencional es superior a la bomba autocebante. A medida que se trabaja con mayores caudales, la eficiencia de la bomba ligeramente aumenta hasta un Q = 0.00099 m3/s. En el arreglo de bombas en serie se observa que la bomba autocebante proporciona mayor Head que la bomba centrifuga y a medida que se aumenta el caudal en ambos disminuye el Head. Los arreglos de bombas en serie permiten trabajar a mayores Head mientras que los arreglos de bombas en paralelo permiten trabajar a mayores caudales pero desarrollando menores Head. Las curvas de Head vs. Caudal, para las 2 bombas a mayor caudal presentan menor head. Para ambas bombas a medida que el caudal Q aumenta el NPSH disminuye.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Mc Cabe W, Smith J, Harriot P. 2007 Operaciones en Ingeniera Qumica Mxico DF, Mxico, McGrawHill Robert L. Mott, Mecnica de Fluidos Aplicada, Editorial Prentice Hall, Cuarta Edicin, Mxico D.F., 1996

Lou Bombas Plancha

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