48
Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga 1 INDICE CONTENIDO 1. ÍNDICE DE TABLAS 2 2. RESUMEN 4 3. INTRODUCCIÓN 5 4. PRINCIPIOS TEÓRICOS 6 5. DETALLES EXPERIMENTALES 31 6. TABULACIÓN DE DATOS Y RESULTADOS 33 7. DISCUSIÓN DE RESULTADOS 54 8. CONCLUSIONES 56 9. RECOMENDACIONES 57 10. BIBLIOGRAFÍA 58 11. APÉNDICE 59 12. GRÁFICOS 67

Bombas centrifugas

Embed Size (px)

DESCRIPTION

laboratorio de ing quimica I

Citation preview

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    1

    INDICE

    CONTENIDO

    1. NDICE DE TABLAS 2

    2. RESUMEN 4

    3. INTRODUCCIN 5

    4. PRINCIPIOS TERICOS 6

    5. DETALLES EXPERIMENTALES 31

    6. TABULACIN DE DATOS Y RESULTADOS 33

    7. DISCUSIN DE RESULTADOS 54

    8. CONCLUSIONES 56

    9. RECOMENDACIONES 57

    10. BIBLIOGRAFA 58

    11. APNDICE 59

    12. GRFICOS 67

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    2

    INDICE DE TABLAS

    Tabla 1: propiedades fsicas del agua 1

    Tabla 2: caractersticas de la tubera 2

    Tabla 3: caractersticas del tanque 3

    Tabla 4: caractersticas de la bomba 4

    Tabla 5: valores experimentales obtenidos 1

    Tabla 6: caractersticas de los accesorios 2

    Tabla 7: clculos promedio 3

    Tabla 8: Datos de presin absoluta para la succin y descarga 4

    Tabla 9: Velocidad y Nmero de Reynolds en la tubera de succin y descarga 1

    Tabla 10: Prdidas por friccin en la tubera de succin y descarga 2

    Tabla 11: altura del sistema (cabeza de bomba), presiones de succin descarga y caudal 3

    Tabla 12: Potencias tiles, al freno eficiencia y datos de NPSH

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    3

    I. RESUMEN

    El siguiente informe fue realizado con el objetivo de determinar la curva caracterstica de

    la bomba centrfuga marca Hidrostal y compararlas con la informacin y curva

    caracterstica dada por el fabricante, usando como fluido agua para un sistema de tuberas

    y accesorios. Las condiciones de trabajo fueron de 756mmHg y 23C.

    Durante la experiencia se obtuvieron datos de presin a succin y descarga manteniendo

    constante primero la presin de succin y luego la presin de descarga; se midi el

    tiempo con respecto al volumen descargado del tanque cbico de 0.6m de lado, as mismo

    la intensidad de corriente, la potencia y la tensin. Los clculos realizados son mostrados

    en el apndice, as como las tablas y las grficas para cada caso.

    Se trabaja con caudales entre 3.4994x10-3 y 2.6647x10-3 m3/s, obteniendo una carga

    hidrosttica total que vara entre 6.71 y 9.88 m, as mismo el NPSH D para estos caudales

    flucta entre 9.54 y 9.79 m, el NPSH R flucta entre 0.887 y 1.479m; comparando estos

    ltimos, se puede determinar que la bomba no cavitar. La eficiencia de la bomba se

    encuentra en un rango de: 22.42 30.65 %

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    4

    II. INTRODUCCION

    Las bombas han tenido y tienen un papel decisivo en el desarrollo de la Humanidad. No es

    posible imaginar los modernos procesos industriales y la vida En las grandes ciudades sin

    la participacin de estos equipos. Estn presentes en las grandes centrales

    termoelctricas, en las empresas de Procesos qumicos, en las industrias alimenticias.

    Estn presentes tambin en los Equipos automotores.

    Tiene un decisivo papel en el confort de los grandes Asentamientos humanos con el

    suministro de agua, evacuacin de residuales y Suministro de aire acondicionado. Los

    equipos de bombeo en articular son decisivos En los sistemas de riegos para la produccin

    agrcola de alimentos. Adems se encuentra En toda planta industrial donde se realizan

    procesos u operaciones unitarias que involucran la necesidad de transportar fluidos de un

    punto a otro es necesario contar con un dispositivo que aumente la energa mecnica del

    fluido. Si se trabaja con lquidos, el dispositivo mencionado recibe el nombre de bomba.

    Las bombas son mquinas hidrulicas que proporcionan energa a los lquidos, los fluidos

    son impulsados a travs de las tuberas y equipos durante la operacin de bombeo. Este

    aparato retroalimenta la energa mecnica de la sustancia, aumentando su velocidad,

    presin y/o altura.

    La bomba centrfuga es el tipo que se utiliza ms en la Industria qumica para transferir

    lquidos de tubos de tipos, materias primas, materiales de fabricacin etc., tambin para

    los servicios generales de abastecimiento de agua, alimentacin a los quemadores etc., las

    ventajas de esta bomba es la simplicidad, el bajo costo inicial, el flujo uniforme (sin

    pulsaciones), costos bajos de mantenimiento.

    En el presente trabajo se dar a conocer los conceptos de bombas y la descripcin de la

    prctica de laboratorio en la cual se emplea una bomba centrifuga dentro de un equipo

    consistente en tuberas y tanques.

    Esta prctica tiene como objetivo el de conocer la peculiaridad en operatividad de la

    bomba centrifuga en el equipo con tuberas y obtener las curvas caractersticas de esta

    bomba centrifuga. Estas curvas constituyen la informacin bsica necesaria para predecir

    las magnitudes de operacin de la bomba en un circuito dado, y por lo tanto suelen ser

    aportadas por los fabricantes en sus catlogos y dems documentacin tcnica.

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    5

    III. HISTORIA

    Pensando en las bombas y en su historia, sucede que las personas buscaban ya en pocas

    remotas medios tcnicos para elevar lquidos, en particular el agua, a niveles ms altos. El

    agua serva tanto para el riego de los

    campos como para llenar los fosos de

    proteccin alrededor de ciudades

    fortificadas y castillos.

    La herramienta ms sencilla para elevar

    agua era la mano del hombre.

    Nuestros antepasados prehistricos

    tuvieron muy pronto la idea de moldear

    cuencos de arcilla. De esta manera dieron el

    primer paso hacia la invencin del cntaro.

    Varios de estos cntaros se colgaron de una cadena o se fijaron en una rueda. Hombres o

    animales aplicaron sus fuerzas para poner en movimiento estos mecanismos para elevar

    agua. Los hallazgos arqueolgicos demuestran la existencia de mecanismos de cangilones

    tanto en Egipto como en China alrededor de 1.000 aos a.C. En el siguiente dibujo se

    muestra una reconstruccin grfica de una rueda china de cangilones. Se trata de una

    rueda con cuencos de arcilla fijados en esta que vertan el agua en el punto ms alto de la

    rueda.

    En el ao 1724, Jacob Leupold (1674 -

    1727) dise una ingeniosa mejora,

    mont unos tubos curvados en una

    rueda. Al girar la rueda el agua se

    elevaba forzosamente hasta el eje de la

    misma. La corriente del ro serva al

    mismo tiempo para accionar el

    mecanismo de elevacin. Lo que ms

    llama la atencin es la forma curvada

    de los tubos. Tienen una similitud

    sorprendente con la forma de los rodetes de las bombas centrfugas actuales. Arqumedes

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    6

    (287 - 212 a.C.) fue quizs el matemtico y cientfico ms importante de la antigedad y

    describi alrededor del 250 a.C. el

    Tornillo de Arqumedes que lleva su nombre. Por el giro de una espiral se eleva el agua en

    un tubo. No obstante, siempre reflua cierta cantidad

    de agua, ya que no se conocan buenos medios de

    obturacin. De esta manera se observ una relacin

    entre la inclinacin del tornillo y el caudal de agua

    bombeada. Fue posible elegir en funcionamiento

    entre un mayor caudal y una mayor altura de presin.

    Cuanto ms empinada la posicin del tornillo, tanto

    mayor era la altura a la que se poda elevar el agua a

    medida que el caudal disminua. De nuevo nos

    sorprende la similitud del funcionamiento de este

    mecanismo con el de las bombas centrfugas actuales. La curva caracterstica de la bomba,

    que, por supuesto, era un concepto desconocido en aquella poca, muestra la misma

    dependencia entre la altura de presin y el caudal. El estudio de fuentes histricas revel

    que estas bombas de tornillo se emplearon con inclinaciones entre 37 y 45. Se

    consiguieron alturas de elevacin entre 2 m y 6 m y caudales mximos de

    aproximadamente 10 m3/h.

    ELIMINACIN DE AGUAS RESIDUALES

    Mientras que el suministro de agua ha sido siempre

    el tema ms importante para la supervivencia del

    hombre, la eliminacin efectiva de aguas residuales

    lleg ms tarde, casi demasiado tarde. En todos los

    lugares donde aparecan asentamientos, pueblos y

    ciudades, los desechos, excrementos y aguas

    residuales ensuciaban los prados, caminos y calles.

    La consecuencia eran malos olores, enfermedades y plagas. Las aguas se contaminaban y

    el agua fretica se volva imbebible. Los primeros conductos de aguas residuales se

    construyeron alrededor del 3.000 al 2.000 a.C. Debajo del palacio de Minos en Cnosos

    (Creta) se encontraron restos de conductos de mampostera y tubos de terracota que

    recogan y canalizaban el agua de lluvia y las aguas residuales. Los romanos construyeron

    en sus ciudades conductos de aguas residuales debajo de las calles, el conducto ms

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    7

    grande y ms conocido es la Cloaca Mxima de Roma en parte an bien conservada. Desde

    all se conducan las aguas residuales al Tber (tambin en Colonia se encuentran restos

    transitables de conductos subterrneos de la poca de los romanos). Debido a que durante

    siglos no se lograron progresos en el rea de la eliminacin de aguas residuales, estas

    llegaron hasta el siglo XIX de forma no purificada a riachuelos, ros, lagos y mares. Con el

    progreso de la industrializacin y el crecimiento de las ciudades se hizo imprescindible un

    tratamiento regulado de las aguas residuales

    El primer sistema de canalizacin y limpieza se realiz en 1856 en Hamburgo. Hasta los

    aos noventa del siglo pasado, en Alemania existan an numerosos pozos negros que

    recogan las materias fecales de las casas. Slo en base a las disposiciones legales y

    reglamentos regionales se consigui una conexin obligatoria a las redes pblicas de

    alcantarillado. Actualmente, casi todas las casas estn conectadas a la red de canalizacin

    pblica. En los lugares en los que no es posible realizar una conexin directa, se emplean

    sistemas de elevacin y desage por presin

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    8

    IV. PRINCIPIOS TEORICOS

    BOMBA CENTRFUGA

    DEFINICIN:

    Las Bombas centrfugas tambin llamadas Roto dinmicas, son siempre rotativas y son un

    tipo de bomba hidrulica que transforma la energa mecnica de un impulsor. Una bomba

    centrfuga es una mquina que consiste de un

    conjunto de paletas rotatorias encerradas

    dentro de una caja o crter, o una cubierta o

    coraza. Se denominan as porque la cota de

    presin que crean es ampliamente atribuible

    a la accin centrfuga. Las paletas imparten

    energa al fluido por la fuerza de esta misma

    accin. Es aquella mquina que incrementa la

    energa de velocidad del fluido mediante un

    elemento rotante, aprovechando la accin de la fuerza centrfuga, y transformndola a

    energa potencial a consecuencia del cambio de seccin transversal por donde circula el

    fluido en la parte esttica, la cual tiene forma de voluta y/o difusor.

    CARACTERSTICAS:

    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.

    Existen bombas centrifugas de una y varias etapas. En las bombas de una etapa se

    pueden

    alcanzar presiones de hasta 5 atm, en las de varias etapas se pueden alcanzar hasta 25

    atm de presin, dependiendo del nmero de etapas.

    Las bombas centrifugas sirven para el transporte de lquidos que contengan slidos en

    suspensin, pero poco viscosos. Su caudal es constante y elevado,

    tienen bajo mantenimiento. Este tipo de bombas presentan un rendimiento elevado

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    9

    para un intervalo pequeo de caudal pero su rendimiento es bajo cuando transportan

    lquidos viscosos.

    Este tipo de bombas son las usadas en la industria qumica, siempre que no se manejen

    fluidos muy viscosos.

    Las bombas centrfugas de una etapa y monoblock, son ideales para movimientos de

    lquidos en general, con una profundidad mxima de aspiracin de 7 m. 9 m.

    Estas bombas son adecuadas para bombear agua limpia, sin slidos abrasivos.

    ELEMENTOS:

    A. 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 como podemos observar en la figura que

    nos muestra el despiece de una bomba centrfuga.

    Segn que estos labes 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

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    10

    Semiabiertas : cuando van unidos a un disco

    B. 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

    ir disminuyendo lo que contribuye a transformar la energa cintica en energa

    de presin, mejorando el rendimiento de la bomba. Segn la forma y disposicin, las

    bombas centrfugas son de 2 tipos:

    De voluta: la carcasa tiene forma de caracol,

    rodeando el rodete de tal forma que el rea

    de flujo de agua aumenta progresivamente

    hacia la tubera de descarga (figura a).

    De turbina: la carcasa va provista de unos

    difusores fijos dispuestos de tal forma que el

    rea de flujo se ensancha progresivamente hacia la salida, (figura b)

    C. 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.

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    11

    PARTES DE UNA BOMBA CENTRFUGA:

    Carcasa: Es la parte exterior protectora de la bomba y cumple la funcin de convertir la

    energa de velocidad impartida al lquido por el impulsor 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.

    Es toperas, 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 soporte a la flecha de todo el rotor en un alineamiento correcto en

    relacin 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.

    TIPOS DE BOMAS CENTRIFUGAS:

    Bombas centrfugas de flujo radiales Las bombas centrifugas de flujo radial se utilizan

    para cargas altas y caudales pequeos, sus impulsores son por lo general angostos. El

    movimiento del fluido se inicia en un plano paralelo al eje de giro del impulsor de

    la bomba y termina en un plano perpendicular a ste.

    Bombas centrfugas de flujo axiales

    Estas bombas se utilizan para cargas pequeas y grandes caudales, tienen impulsores

    tipo propela, de flujo completamente axial. La corriente lquida se verifica en superficies

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    12

    cilndricas alrededor del eje de rotacin. La energa se cede al lquido por la impulsin

    ejercida por los alabes sobre el mismo

    Bombas centrfugas diagonales

    Estas bombas se utilizan para cargas y caudales intermedios. La corriente lquida se

    verifica radial y axialmente, denominndose tambin de flujo mixto. La energa se cede al

    lquido mediante la accin de la fuerza centrfuga y la impulsin ejercida por los labes

    sobre el mismo.

    FUNCIONAMIENTO:

    El flujo entra a la bomba a travs del centro u ojo del

    rodete y el fluido gana energa a medida que

    las paletas del rodete lo transportan hacia fuera en

    direccin radial. Esta aceleracin produce un

    apreciable aumento de energa de presin y cintica, lo

    cual es debido a la forma de caracol de la voluta para

    generar un incremento gradual en el rea de flujo de tal

    manera que la energa cintica a la salida del rodete se convierte en cabeza de presin a la

    salida.

    CARGA DE SUCCIN Y ELEVACIN DE SUCCIN Y ALGUNAS CONDICIONES DE

    SUCCIN.

    Elevacin de succin. Es la suma de la elevacin esttica de succin, de la carga de friccin

    de succin total y de las prdidas de admisin (la elevacin de succin es una carga de

    succin negativa).

    Carga de succin Es la carga esttica de succin menos la carga de friccin total y las

    prdidas de admisin, ms cualquier presin que se encuentre en la lnea de succin. Es

    una presin negativa (hay vaco) y se suma algebraicamente a la carga esttica de succin

    del sistema.

    Condiciones de succin. Por lo que respecta al lquido, se tomar en cuenta la influencia de

    su presin sobre la succin.

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    13

    Presin de vapor. Si un lquido se encuentra a una temperatura arriba de su punto de

    ebullicin, sufre evaporacin en su superficie libre. En el seno del lquido se origina una

    presin que se llama presin de vapor y que est en funcin directa con la temperatura del

    lquido.

    Presin de bombeo. Destinemos una bomba cualquiera para bombear un lquido. Al

    funcionar la bomba, tiende a formar un vaco en el seno del lquido. ste succionar se

    conoce como presin de bombeo.

    Carga neta de succin positiva (NPSH). Es la presin disponible o requerida para forzar

    un gasto determinado, en litros por segundo, a travs de la tubera de succin, al ojo del

    impulsor, cilindro o carcasa de una bomba. En el bombeo de lquidos la presin en

    cualquier punto en la lnea de succin nunca deber reducirse a la presin de vapor del

    lquido.

    NPSH disponible. Esta depende de la carga de succin o elevacin, la carga de friccin, y la

    presin de vapor del lquido manejado a la temperatura de bombeo. Si se vara cualquiera

    de estos puntos, la NPSH puede alterarse.

    NPSH requerida. Esta depende slo del diseo de la bomba y se obtiene del fabricante para

    cada bomba en particular, segn su tipo, modelo, capacidad y velocidad.

    Cebado de las Bombas. Consiste en la extraccin del aire de la tubera de succin de la

    bomba para permitir un correcto funcionamiento. Esta operacin se realiza en todas las

    bombas centrfugas ya que no son autocebantes, generalmente cuando sta se encuentra

    en una posicin superior al tanque de aspiracin.

    Carga Hidrulica Es la energa impartida al lquido por la bomba, es decir, la diferencia

    entre la carga de descarga y la succin.

    Punto de Shut-off. Representa la carga hidrulica que produce la bomba cuando el caudal a

    travs de ella es nulo. (La vlvula a la salida de la bomba est cerrada, con el fluido en

    contacto con el rodete)

    Potencia Absorbida (N). Representa la potencia requerida por la bomba para transferir

    lquidos de un punto a otro y la energa requerida para vencer sus prdidas.

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    14

    Potencia Hidrulica (Ph). Potencia cedida al lquido en el proceso de su transferencia de

    un punto a otro.

    Rango de Operacin. Es la zona en la cual la bomba opera en forma eficiente. Esta zona se

    determina como:

    Eficiencia Mecnica

    Es la eficiencia relacionada con las prdidas de energa til, debidas al

    rozamiento en el cojinete, prensa-estopas y el rozamiento del fluido en

    los espacios entre la cubierta del rodete y la carcasa de la mquina,

    llamado rozamiento del disco y se define para una bomba centrifuga como:

    Eficiencia Hidrulica.

    Se define en trminos de la relacin entre el trabajo especfico ideal de la mquina y el real

    del rodete, el trabajo especfico ideal de la mquina se calcula basado en las condiciones

    totales o estticas.

    Eficiencia Total.

    Redefine en trminos de la relacin entre la potencia elctrica suministrada a la mquina y

    la potencia hidrulica entregada por sta

    CURVAS CARACTERSTICAS

    Tanto la altura H, la potencia P, el rendimiento y la altura neta positiva requerida en la

    aspiracin o NPSHR son funcin

    del caudal Q. Para una bomba

    centrfuga a una velocidad de giro

    constante y un determinado

    dimetro de rodete

    representbamos estas funciones

    obteniendo as las curvas

    caractersticas de la bomba.

    Curvas caractersticas de una

    bomba centrfuga

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    15

    Por otro lado el sistema, es decir nuestra instalacin, entendida como el conjunto de

    vlvulas, tuberas, codos, etc. tendr una exigencia que puede representarse en una

    curva caracterstica Ha-Q tambin llamada curva de altura de la instalacin o de la tubera.

    Esta curva representa la altura total requerida por la instalacin en funcin del caudal.

    Generalmente, la altura total del sistema es la suma de dos componentes, el esttico que es

    independiente del caudal

    y el dinmico que aumenta con el cuadrado de la velocidad del fluido bombeado

    El trmino corresponde a la suma de las prdidas de carga total producidas por los

    accesorios de la instalacin como vlvulas, reducciones de tubera, codos, etc.

    Esquema del sistema de bombeo

    Por tanto la altura requerida por la instalacin Ha, en funcin del caudal Q, puede ser

    representada en una grfica que podr ser de la siguiente forma

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    16

    Curva caracterstica de nuestro sistema

    Para obtener el punto de trabajo de nuestra bomba debemos tener en cuenta que debe ser

    aquel en el que la altura total generada por la misma es igual a la altura necesaria en la

    instalacin, es decir, el punto de trabajo de la bomba se encuentra en la interseccin de las

    curvas Ha(Q) del sistema y H(Q) de la bomba. Efectivamente, esta interseccin determina

    el caudal Q que puede ser suministrado

    por la bomba a travs de nuestro sistema

    y con ste podremos determinar la

    potencia absorbida P, el rendimiento y

    el NPSHR de la bomba. Este concepto es

    de la mayor importancia y debe

    recordarse siempre. Otro tema de vital

    importancia para el funcionamiento real

    en el punto de trabajo es que la altura neta positiva de aspiracin disponible o NPSHD sea

    mayor que la altura neta positiva de aspiracin requerida o NPSHR marcado en este punto

    por el fabricante, incluso mejor si se aade un cierto margen de seguridad de 0,5m, es

    decir, NPSHDNPSHR+0,5.

    Obtencin del punto de trabajo de nuestra bomba

    Ntese que la potencia es funcin del peso especfico, estas curvas caractersticas de la

    bomba se obtienen utilizando agua como lquido bombeado. Si se manipula un lquido de

    mayor o menor peso especfico, es fcil determinar la potencia precisada por la bomba

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    17

    multiplicando simplemente la potencia obtenida en agua por el peso especfico del nuevo

    medio.

    Lo ideal es tratar de seleccionar una bomba con unas curvas caractersticas de tal forma

    que al obtener el punto de trabajo, la bomba opere con un rendimiento lo mas alto posible,

    siempre teniendo en cuenta las exigencias de nuestra instalacin. Esta condicin es

    fundamental y si esto es posible y seleccionamos una bomba que, en nuestra instalacin,

    funcione con un rendimiento mximo minimizaremos el consumo de energa de la

    instalacin. Por el contrario, si nuestro punto de trabajo se encuentra alejado de los

    valores de mximo rendimiento, podemos modificar la curva del sistema, la curva de la

    bomba o ambas. Para ello tenemos varias alternativas.

    Podemos variar la altura debida a las prdidas de carga con el fin de modificar la curva del

    sistema, por ejemplo variando el dimetro de la tubera o estrangulando el caudal del

    lquido bombeado. En la siguiente figura vemos el efecto producido en la curva del

    sistema, si elevamos las prdidas de carga obtenemos la curva de trazo y punto y el nuevo

    caudal Q, si las disminuimos tendremos la curva a trazos y el nuevo caudal Q.

    Modificacin de la curva del sistema

    La altura geomtrica de elevacin tambin puede variar segn varan los niveles del

    tanque de aspiracin y descarga. En este caso la curva del sistema ntegramente se mueve

    arriba y abajo conforme progresa el ciclo de bombeo. Si no podemos conseguir unos

    niveles constantes en ambos tanques puede resultar difcil alcanzar un rendimiento

    aceptable, en estos casos suele utilizarse un variador de velocidad para accionar la bomba.

    Otra opcin muy utilizada en el proceso de mquinas de papel, por ejemplo en el vaciado

    de plperes del sistema de rotos, es el uso de una tubera de recirculacin. Con sta, una

    vlvula de regulacin sobre la misma y otra vlvula de regulacin sobre la tubera de

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    18

    impulsin podemos mantener el caudal Q constante para obtener un rendimiento ms

    que aceptable, el tipo de regulacin en estos casos es de rango partido, es decir, si una

    vlvula abre al 30% la otra lo har al 70%, si abre la primera al 40%, la segunda lo har al

    60% y as sucesivamente. En la siguiente figura vemos un esquema de este tipo de

    instalacin.

    Sistema de bombeo con recirculacin

    Podemos observar como vara tambin el punto de trabajo cuando variamos el dimetro

    del impulsor. En la siguiente grfica podemos ver cul es el efecto de dicha variacin. A

    este respecto cabe sealar que es muy difcil seleccionar una bomba que nos de

    exactamente el caudal Q requerido ya que la curva caracterstica de la misma debera

    cortar a la de nuestro sistema justo en el punto de capacidad precisada, por consiguiente

    se elige un impulsor ligeramente mayor. Tambin hay que hacer notar que un incremento

    del dimetro del impulsor lleva asociado un incremento de la potencia absorbida, no

    siempre es posible variar nuestro punto de trabajo variando el dimetro del impulsor por

    limitaciones en este aspecto, por ejemplo ante la imposibilidad de instalar un motor de

    mayores dimensiones. En la siguiente figura las curvas a trazos corresponden a una

    disminucin de dimetro de impulsor y las curvas a trazo y punto a un incremento de

    dimetro.

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    19

    Variaciones en el dimetro del impulsor

    En cuanto a los cambios de velocidad, tenemos que como principio operativo de las

    bombas centrfugas, si se duplica la velocidad de la bomba se cuadruplica la altura

    desarrollada por la bomba, ya que dicha altura es proporcional al cuadrado de la

    velocidad. En cuanto al caudal, si se duplica la velocidad a la que la bomba centrfuga

    opera, duplicamos la capacidad que la bomba puede dar, debido naturalmente, a que la

    velocidad a travs del impulsor se ha duplicado. Por ejemplo, si tenemos una bomba capaz

    de desarrollar una altura total de 15 m a 400 l/min y 1750 rpm, con un dimetro

    determinado de impulsor, desarrollar 60 m de altura total a una capacidad de 800 l/min

    cuando gire a 3500 rpm. Sin embargo, hemos de volver ahora a la frmula relativa a altura,

    capacidad, rendimiento y potencia absorbida, y suponiendo que el rendimiento de la

    bomba no se modifica cuando variamos la velocidad podemos ver que la potencia queda

    multiplicada por ocho cuando duplicamos la velocidad de la bomba. La razn de esto es

    que la capacidad se duplica cuando duplicamos la velocidad, y la altura se cuadruplica.

    Como estos dos factores se multiplican para llegar a la potencia absorbida, vemos que esta

    potencia se incrementa ocho veces. Por esta razn no podemos incrementar

    arbitrariamente la velocidad de una bomba centrfuga. Un bomba que fue diseada para

    funcionar a determinada velocidad debe ser capaz de transmitir una gran parte de

    potencia adicional si la bomba gira a una velocidad superior. Para lograr una somera idea

    del funcionamiento de la bomba, suponemos que el rendimiento permanece constante y

    aplicamos la relacin antes indicada. Esta relacin, formulada para una bomba y un

    dimetro de impulsor dado, se expresa as:

    Recurdese que un cambio de velocidad origina siempre un cambo de capacidad, altura y

    potencia. Todos estos factores cambian simultneamente. Se tendr en cuenta, no

    obstante, que estas frmulas son slo aproximadas, puesto que el rendimiento cambia

    ligeramente. Sin embargo es una aproximacin excelente, y como tal las frmulas tienen

    gran validez. De momento es todo, en otra entrada posterior quiero hablaros de otro tema

    que afecta al buen funcionamiento de nuestras bombas centrfugas, se trata de la

    cavitacin. Con todo esto creo que queda cubierto la teora y principio de funcionamiento

    de este tipo de bombas.

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    20

    CAVITACIN

    Definicin:

    La cavitacin es la formacin de bolsas y burbujas de vapor

    en un medio lquido inicialmente homogneo.

    Se puede definir mecnicamente como la ruptura del me

    dio de lquido continuo bajo el efecto de tensiones

    excesivas. Con este ltimo trmino se sobreentiende la

    nocin de umbral a partir del cual no se puede asegurar la

    cohesin del lquido. Veremos que este concepto

    de umbral est determinado por la presin que

    reina en el seno de este lquido. La cavitacin puede

    producirse en el caso de un lquido en reposo o en la

    circulacin del lquido. Un ejemplo simple en

    el mbito mdico, que todos podemos observar, es

    el llenado de una jeringa por aspiracin; si la

    aspiracin es demasiado intensa, vemos aparecer

    una burbuja de gas en la jeringa.

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    21

    V. DETALLES EXPERIMENTALES

    MATERIALES Y EQUIPOS

    Una bomba centrfuga modelo 32-125-0.5M; 3450RPM; potencia 0.5HP;

    HIDROSTAL.

    02 vlvulas de compuerta.

    01 manmetro (medidor de descarga).

    01 vacumetro (medidor de succin).

    02 codos.

    01 Te de salida lateral.

    01 motor.

    Tubera de 2"cd 40, en la parte de succin

    de hierro galvanizado.

    Tubera de 1 1/2" cd 40, en la parte de

    descarga de hierro galvanizado.

    01 tanque medidor de flujo.

    01 tanque de almacenamiento de agua.

    01 voltmetro.

    01 ampermetro.

    01 cinta mtrica.

    01 termmetro.

    01 cronmetro.

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    22

    PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

    1. Se miden las dimensiones de la tubera

    2. Se identifican los accesorios presentes, reconocemos la bomba y sus caractersticas

    3. Toma la temperatura del agua antes de comenzar el proceso

    4. Abrimos completamente todas las llaves: succin, impulsin y la de purga. Luego

    encendemos la bomba, esperamos la circulacin continua del agua, anotamos los

    datos de amperaje, potencia y las respectivas presiones en los manmetros.

    5. Para una primera toma de lecturas del manmetro se mantiene a presin de

    succin constante.

    6. Cerramos la llave de purga, a continuacin anotamos el tiempo que demora el agua

    en subir cada 30cm en el medidor. Cuidando que no sobrepase el nivel del tanque.

    7. Luego de tener los datos abrimos la llave de purga para que no rebalse.

    8. De igual forma se trabaja para presin de descarga constante.

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    23

    VI. TABULACION DE DATOS Y RESULTADOS

    Tabla N 1: Propiedades fsicas del agua

    Temperatura (C) 22.8 23.0 23.5 24

    (kg/m3) 997.588 997.541 997.541 997.299

    (kg/m.s) 0.00093655 0.00093216 0.00093216 0.00091073

    Pvapor (N/m2) 2777.22 2811.07 2897.29 2985.8

    Tabla N 2: Caractersticas de la tubera

    TUBERIA DE SUCCION

    TUBERIA DE DESCARGA

    Diametro nominal cedula 40 (pulgadas)

    2 1.5

    Longitud (m) 0.26* 1.24**

    Rugosidad(/D)

    Diam int.(m) 0.0525 0.04089

    Material HIERRO FORJADO

    HIERRO FORJADO

    * Medida desde la seccin de entrada de la bomba hasta el vacumetro. ** Medida desde la seccin de salida de la bomba hasta el manmetro.

    Tabla N 3: Caractersticas del tanque.

    Largo (m) 0,6

    Ancho (m) 0,6

    Alto (m) 0,6

    Tabla N4: Caractersticas de la bomba

    CARACTERISTICAS DE LA BOMBA

    Potencia (HP) 0.5

    Velocidad (RPM) 3450

    Frecuencia (Hz) 60

    Tipo 32-125-0.5

    Marca Hidrostal

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    24

    Tabla N5. Valores experimentales obtenidos

    PRESIN DE DESCARGA CONSTANTE (10 Psi)

    Corrida

    N P Succin (pulg Hg)

    Intensidad de

    corriente (A)

    Tensin (V)

    Temperatura (C)

    Potencia (KW)

    Tiempo (s)

    Altura (m)

    1 5 5.0 220 23.5 420 38.64 0.35

    39.00

    2 6 4.8 220 23.5 400 42.09 0.35

    42.32

    3 8 4.5 220 23.5 360 48.40 0.35

    48.60

    4 10 4.1 220 24 330 60.73 0.35

    60.70

    5 12 3.8 220 24 260 97.60 0.35

    98.00

    PRESIN DE SUCCION CONSTANTE (6 pulg Hg)

    Corrida

    N P

    descarga (Psi)

    Intensidad de

    corriente (A)

    Tensin (V)

    Temperatura (C)

    Potencia (KW)

    Tiempo (s)

    Altura (m)

    1 4 4.5 220 22.8 360 50.71 0.35

    50.70

    2 5 4.4 220 22.8 350 53.60 0.35

    53.40

    3 6 4.2 220 22.8 320 62.5 0.35

    62.5

    4 7 4.1 220 23 310 70.68 0.35

    70.53

    5 8 4.0 220 23 290 83.18 0.35

    83.30

    Tabla 6. Caractersticas de los accesorios

    Accesorios K

    Codo de 90 0.7000

    Vlvula de Compuerta

    0.1500

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    25

    TABLAS DE RESULTADOS

    Tabla 7. Caudales promedio

    Altura del tanque(m)

    rea del tanque

    (m2)

    medicin Caudal 1 medicin

    (m3/s)

    Caudal 2 medicin

    (m3/s)

    Q prom (m3/s)

    Datos a presin de

    succin constante

    0.35

    0.6

    1 0.00326087

    0.00323077

    0.00324582

    2 0.00299359

    0.00297732

    0.00298545

    3 0.00260331

    0.00259259

    0.00259795

    4 0.00207476

    0.00207578

    0.00207527

    5 0.00129098

    0.00128571

    0.00128835

    Datos a presin de descarga

    constante

    0.35

    0.6

    6 0.00248472

    0.00248521

    0.00248496

    7 0.00235075

    0.00235955

    0.00235515

    8 0.002016

    0.00201278

    0.00201439

    9 0.00178268

    0.00178647

    0.00178458

    10 0.00151479

    0.00151261

    0.0015137

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    26

    Tabla 8. Datos de presin absoluta para la succin y descarga

    Nro. de corrida

    Q prom (m3/s)

    Presin absoluta de descarga

    (Pa)

    Presin absoluta de succin

    (Pa)

    Datos a presin

    de succin

    constante

    1 0.00324582

    135265.485

    80478.38421

    2 0.00298545

    142160.242

    80478.38421

    3 0.00259795

    155949.756

    80478.38421

    4 0.00207527

    169739.27

    80478.38421

    5 0.00128835

    183528.784

    80478.38421

    Datos a presin de descarga constant

    e

    6 0.00248496

    169739.27 87249.48947

    7 0.00235515

    169739.27 83863.93684

    8 0.00201439

    169739.27 80478.38421

    9 0.00178458

    169739.27 77092.83158

    10 0.0015137

    169739.27 73707.27895

    Tabla 9. Velocidad y Nmero de Reynolds en la tubera de succin y descarga

    Nro.

    Corrida Q

    (m3/s) V succin

    (m/s) V descarga

    (m/s) Re succin Re

    descarga

    1 0.00324582 1.50015484 2.47297926 85261.1418 109469.551

    2 0.00298545 1.37981735 2.27460499 78421.7732 100688.263

    3 0.00259795 1.20072178 1.97936905 68242.8956 87619.2716

    4 0.00207527 0.95914951 1.58114134 54513.1609 69991.2191

    5 0.00128835 0.59544992 0.98158888 33842.3334 43451.2718

    6 0.00248496 1.14850132 1.89328452 65274.9511 83808.6313

    7 0.00235515 1.08850397 1.79437993 61865.008 79430.4945

    8 0.00201439 0.93101193 1.53475703 52913.9645 67937.9588

    9 0.00178458 0.82479746 1.35966432 46877.2764 60187.2587

    10 0.0015137 0.69960102 1.15328016 39761.7502 51051.4034

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    27

    Tabla 10. Prdidas por friccin en la tubera de succin y descarga

    f succin f descarga hf succin

    (m) hf descarga

    (m)

    0.02220058 0.02297415 0.01358114 0.22591964

    0.02240976 0.02312531 0.01159792 0.19238583

    0.02278328 0.02339843 0.00892896 0.14740554

    0.02345872 0.02390195 0.00586647 0.09608338

    0.0252182 0.02526227 0.00243055 0.0391386

    0.02290977 0.0234918 0.00821454 0.13540095

    0.02306705 0.02360852 0.00742937 0.12222815

    0.02355525 0.02397485 0.00555006 0.09080479

    0.02396564 0.02428721 0.00443183 0.07219625

    0.02457055 0.02475429 0.003269 0.05294118

    Tabla 11 altura del sistema (cabeza de bomba), presiones de succin descarga y caudal

    Nro. de medicin Presin absoluta (Pa) Descarga

    Presin absoluta (Pa)

    Succin

    Q (m3/s)

    H (m) sistema

    1 135265.485 80478.38421

    0.00324582 7.325764077

    2 142160.242 80478.38421

    0.00298545 7.964555882

    3 155949.756 80478.38421

    0.00259795 9.285743296

    4 169739.27 80478.38421

    0.00207527 10.59497787

    5 183528.784 80478.38421

    0.00128835 11.89439606

    6 169739.27

    87249.48947 0.00248496 9.979569344

    7 169739.27

    83863.93684 0.00235515 10.29986726

    8 169739.27

    80478.38421 0.00201439 10.5847272

    9 169739.27

    77092.83158 0.00178458 10.89468002

    10 169739.27

    73707.27895 0.0015137 11.20356031

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    28

    Tabla 12. Potencias tiles, al freno eficiencia y datos de NPSH

    Medicin Q (m3/s)

    H (m) potencia til (W)

    POTENCIA DE FRENO (W)

    EFICIENCIA FLUIDO-EJE

    NPSH D (m) NPSH R (m)

    pavor (Pa)

    1 0.00324582 7.325764077 232.6616452 880 26.44 9.54 1.47970423 2897.29

    2 0.00298545 7.964555882 232.6585108 844.8 27.54 9.59 1.39908535 2811.07

    3 0.00259795 9.285743296 236.0450195 792 29.80 9.65 1.27464762 2897.29

    4 0.00207527 10.59497787 215.140484 721.6 29.81 9.71 1.09654779 2985.8

    5 0.00128835 11.89439606 149.9420407 668.8 22.42 9.78 0.79672794 2985.8

    6 0.00248496 9.979569344 242.6493195 792 30.64 9.68 1.23723399 2777.22

    7 0.00235515 10.29986726 237.3544744 774.4 30.65 9.69 1.19354789 2811.07

    8 0.00201439 10.5847272 208.6270866 739.2 28.22 9.74 1.07488933 2777.22

    9 0.00178458 10.89468002 190.2381317 721.6 26.36 9.76 0.99109763 2811.07

    10 0.0015137 11.20356031 165.9366319 704 23.57 9.79 0.88759231 2777.22

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    29

    VII. DISCUSION DE RESULTADOS

    La bomba centrifuga utilizada no cavita, esto debido a que el NPSH disponible es

    mayor que el NPSH requerido

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    30

    VIII. CONCLUSIONES

    Una bomba centrfuga es un tipo de bomba hidrulica que transforma la energa

    mecnica de un impulsor rotatorio en energa cintica y potencial requerida.

    Aunque la fuerza centrfuga producida depende tanto de la velocidad en la

    periferia del impulsor como de la densidad del lquido, la energa que se aplica por

    unidad de masa del lquido es independiente de la densidad del lquido.

    La carga neta disminuye conforme aumenta el caudal.

    La Bomba utilizada no presenta cavitacin.

    A medida que aumenta el caudal tambin aumenta la eficiencia pero hasta cierto

    punto, luego de este punto (punto de operacin o punto de servicio) la eficiencia

    de la bomba disminuye.

    El aumento de la presin de descarga aumenta el rendimiento de la bomba.

    La determinacin de curvas caractersticas permite especificar las restricciones

    operacionales del equipo

    Se nota que la eficiencia aumenta rpidamente para caudales bajos, alcanza un

    mximo cerca d la regin de la capacidad estipulada de la bomba, y disminuye

    despus a medida que la velocidad de flujo o el caudal disminuye

    La diferencia entre la potencia til y la potencia real representa la perdida de la

    potencia en la bomba, esto se debe a la friccin del fluido, a las perdidas por fugas

    o por friccin en el disco y lo cojinetes

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    31

    IX. RECOMENDACIONES

    No cerrar por completo las vlvulas.

    No llenar por encima de la mitad de la capacidad del tanque de descarga debido a

    que esto vara las condiciones de estado estacionario que se asume al hacer el

    anlisis para la obtencin de las curvas caractersticas de la bomba.

    Durante la experiencia estar atento a la lectura del vacuometro a fin de mantener

    constante su valor dado que van variando. De igual manera para el manmetro,

    dependiendo de qu valor se quiera mantener constante.

    Cuando existe cavitacin sta se puede remediar introduciendo pequeas

    cantidades de aire en la succin de la bomba o mejorando las condiciones de

    succin, es decir eligiendo un tubo de seccin de mayor dimetro, reduciendo su

    longitud y eliminando codos, as todo aquello que pueda ocasionar prdidas de

    carga.

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    32

    X. BIBLIOGRAFIA

    BROWN, G. Y OTROS, Operaciones bsicas en Ingeniera Qumica, Ed.

    Hispanoamericana S.A, Buenos Aires, 1968.

    FOUST ALAN S., y otros, " Principios de Operaciones Unitarias ", Cuarta edicin.

    Editorial C.E.C.S.A. Mxico 1969.

    Perry, j. chemical engineering handbook, Quinta edicin. Editorial MC. Graw-Hill

    Books. NewYork, 1973.

    VALIENTE BARDERAS ANTONIO, "Problemas de Flujo de Fluidos", Segunda

    edicin. Editorial Limusa S.A. Mxico 1997.

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    33

    XI. APENDICE

    EJEMPLOS DE CLCULO:

    Se toma como ejemplo de clculo la medicin del primer caudal promedio

    tomado a succin constante

    1) CLCULO DEL CAUDAL

    Para la obtencin de la densidad del caudal, se usa la siguiente ecuacin:

    =

    =

    Dnde: : rea de la seccin transversal del tanque en m

    2

    : altura medida del nivel del tanque en m

    : tiempo promedio en s

    Para la experiencia se tom 2 medidas de tiempo para un mismo aumento de nivel, a una presin de descarga dada y a una de succion, tiempo es promediado

    = 1 + 2

    2=

    38.64 + 39

    2= 38.82

    Para: = 0.36 m

    2 = 0.35 1 = 38.82

    Por lo tanto:

    =

    =

    0.36 m2 0.35

    38.82 = 0.003245

    m3

    De la misma forma, se hallan las otras magnitudes promediadas, las

    cuales se muestran en la TABLA N7

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    34

    1

    2

    Vacumetro

    Manmetro

    1.29

    0.28

    2) CLCULO DE LA CARGA TOTAL HIDRULICA:

    A partir del balance de energa (ecuacin de Bernoulli):

    Dnde:

    : Presin de descarga enN

    m2

    : Presin de succin en N

    m2

    : Velocidad de descarga en

    : Velocidad de succin en

    g: Gravedad especfica en

    2

    : Variacin de nivel en

    : Perdidas por friccin en

    Se tiene el esquema:

    a. CLCULO DEL NIVEL DE REFERENCIA

    Se tienen los puntos donde se toman las mediciones de presin de succin y descarga.

    1 = 0 ; 2 = 1,29

    =( )

    +

    (

    )

    + +

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    35

    b. CLCULO DE LA VELOCIDAD DE SUCCIN

    Se tiene que:

    Para el caudal promedio de la primera medicin:

    =4(0.003245

    3

    )

    (0.05250 )2= 1.50

    c. CLCULO DE LA VELOCIDAD DE DESCARGA

    Se tiene que:

    Para el caudal promedio de la primera medicin:

    =4 (0.003245

    3

    )

    (0.04089 )2= 2.473

    Los resultados de las velocidades de succin y descarga se

    muestran en la TABLA N9

    Adems, se hace el siguiente clculo para hallar la carga hidrulica:

    Para el caudal promedio de la primera medicin:

    (2

    2 )

    2=

    (2.473 )2 (1.50 )

    2

    2 (9.81 2 )= 0.197

    d. CLCULO DE LA PRDIDA POR FRICCIN EN LA SUCCIN

    = 4

    2

    = 4

    2

    (2

    2 )

    2

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    36

    Se halla el Reynolds para la succin:

    Para el caudal promedio de la primera medicin:

    = (. ) (.

    ) (.

    )

    ,

    =

    Se determina la rugosidad relativa con respecto al dimetro para la

    succin,

    = . Del grfico de rugosidad relativa con respecto

    al dimetro

    (Fuente: Valiente Barderas, Antonio; Problemas de Flujo de Fluidos)

    Se utiliza la ecuacin de Colebrook:

    Para el caudal promedio de la primera medicin:

    1

    = 2 log (

    0.0009

    3,7+

    2,51

    85261)

    () = 0.0222

    Finalmente se halla la prdida por friccin en la succin:

    =

    =

    1

    = 2 log (

    /

    3,7+

    2,51

    )

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    37

    Para el caudal promedio de la primera medicin:

    = (0.0222)(0, 28 ) (1.50

    )

    2

    2 (0,05250) (9,81 2

    )= 0.01358

    e. CLCULO DE LA PRDIDA POR FRICCIN EN LA DESCARGA

    Se halla el Reynolds para la descarga:

    Para el caudal promedio de la primera medicin:

    = (0.04089 ) (2.473

    ) (997.42

    3

    )

    0,000921

    = 109 469

    Se determina la rugosidad relativa con respecto al dimetro para la descarga,

    = , Del grfico de rugosidad relativa con respecto al dimetro

    (Fuente: Valiente Barderas, Antonio; Problemas de Flujo de Fluidos)

    Se utiliza la ecuacin de Colebrook:

    Para el caudal promedio de la primera medicin:

    1

    = 2 log (

    0.0013

    3,7+

    2,51

    109469)

    () = 0.023

    Finalmente se halla la prdida por friccin en la succin:

    =

    1

    = 2 log (

    /

    3,7+

    2,51

    )

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    38

    Para el caudal promedio de la primera medicin:

    = (0.0230)(1.29 ) (2.473

    )

    2

    2 ( 0.04089 ) (9,81 2

    )= 0.226

    Los resultados de las prdidas por friccin en la succin y descarga

    se muestran en la TABLA N10

    f. CLCULO DE LA PRESIN ABSOLUTA DE SUCCIN

    Se tiene que:

    Para la presin de succin constante

    = 756 101325

    760 6

    3386.4

    1 = 80478.3

    = 80478.3

    g. CLCULO DE LA PRESIN ABSOLUTA DE DESCARGA: Se tiene que:

    Para la presin de descarga en la medida del primer caudal promedio a

    succin constante:

    = 756 1 01325

    760 + 5

    6894.76

    1= 135265.48

    = ()

    = + ()

    =

    2

    2

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    39

    = 135265.48

    2

    Los resultados de las presiones absolutas de succin y descarga se

    muestran en la TABLA N8

    Adems, haciendo el siguiente clculo para hallar la carga hidrulica:

    Para el caudal promedio de la primera medicin:

    ( )

    =

    (135265.511 80478.3 ) 2

    (9.813

    997.421 3

    )= 5.6

    h. CLCULO FINAL

    =( )

    +

    (2

    2 )

    2+ 2 1 +

    Se reemplaza en la ecuacin original y se determina la Carga Hidrulica

    Para el caudal promedio de la primera medicin:

    = 7.326

    Los resultados de la Carga Hidrulica y de los clculos que incluye

    se muestran en la TABLA N11

    3) CLCULO DEL NPSH DISPONIBLE:

    Se tiene que:

    Dnde:

    Para el caudal promedio de la primera medicin:

    - = = 100791.7

    2

    - = 23.5 = 2897.29

    2

    - 2 = = 1.50

    - = 2 = 0.162

    ( )

    =

    v22

    2

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    40

    Como se muestra en el siguiente esquema:

    a. CLCULO DE LA PRDIDA POR FRICCIN

    Se tiene que:

    Dnde:

    L = longitud de tubera

    D = dimetro de la tubera de succin

    f = factor de friccin

    Con los datos:

    L= 1.28 m

    D= 0.0525 m

    f succin= 0.0222

    Para los accesorios, K friccin (tomados de White Flujo de fluidos)

    1. Vlvula de compuerta : K = 0.16

    2. 1 codo de 90 :K = 0.95

    Reemplazando:

    =

    2

    2(

    + )

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    41

    = ((1.50/)2

    29.8/2) (0.0222

    1.28

    0.0525+ (0.95 + 0.16))

    = 0.190

    b. CLCULO FINAL Se reemplaza:

    Para el caudal promedio de la primera medicin:

    =100791.7

    2

    2897.29

    2

    (9.813

    997.421 3

    )

    (1.50 ms )

    2

    2 9.812

    0.162 0.190

    = 9.540

    Los resultados de NPHS Disponible y de los clculos que incluye se

    muestran en la TABLA N12

    4) CLCULO DEL NPSH REQUERIDO:

    Se tiene que:

    Dnde:

    Para el caudal promedio de la primera medicin:

    - = 3450

    - = 0.003245

    = 0.00125 (0.0032453

    (3450 )2)

    0.67

    = 1.4797

    Los resultados de NPHS requerido se muestran en la TABLA N12

    = 0.00125( 2)0.67

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    42

    5) CLCULO DE LA POTENCIA TIL:

    Se tiene que:

    Dnde:

    Para el caudal promedio de la primera medicin:

    = (0.003245 3

    ) 997.491

    39.81

    7.326

    = 232.66

    Los resultados de la Potencia til se muestran en la TABLA N12

    6) CLCULO DE LA POTENCIA REAL:

    Se tiene que:

    Dnde:

    Para el caudal promedio de la primera medicin:

    Se consider el factor de potencia 0.8

    = 5.0 220 0.8

    = 880

    Los resultados de la Potencia Real se muestran en la TABLA N12

    7) CLCULO DE LA EFICIENCIA:

    Se tiene que:

    () =

    ()

    = ()()

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    43

    =

    %

    Dnde:

    Para el caudal promedio de la primera medicin:

    =232.66

    880100%

    = 26.44%

    Esta eficiencia es conocida como eficiencia hidrulica (eje-fluido)

    Los resultados de la Eficiencia se muestran en la TABLA N12

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    44

    GRAFICAS

    Grfica1

    Grfica 2

    - 2.00 4.00 6.00 8.00

    10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00 30.00 32.00

    0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003 0.0035

    caudal (m3/s)

    curva caracterstica de la bomba a succin constante

    EFICIENCIA

    npsh requerido

    npsh disponible

    carga H

    - 2.00 4.00 6.00 8.00

    10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00 30.00 32.00

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

    caudal (l/s)

    curva caracteristica de la bomba a descarga constante

    eficiencia hidralica

    NPSHrequerido

    NPSH disponible

    Q vs H

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    45

    Grfica 3

    Grfica 4

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    700

    800

    900

    1000

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

    Po

    ten

    cia

    (W)

    caudal (l/s)

    POTENCIAS a succin constante

    BPH

    POTENCIA UTIL OHIDRAULICA

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    700

    800

    900

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

    po

    ten

    cia

    (W)

    caudal (l/s)

    potencias a descarga constante

    potencia util o hidralica

    BPH

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    46

    Grfica 5

    Grfica 6

    0

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    14

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

    H (

    m)

    caudal (l/s)

    Q VS H a presin de succin constante

    7

    7.5

    8

    8.5

    9

    9.5

    10

    10.5

    11

    0 1 2 3

    H (

    m)

    caudal (/s)

    Q VS H a presin de descarga constante

    Series1

    Polinmica (Series1)

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    47

    Grfica 7

    Grfica 8

    -

    2.00

    4.00

    6.00

    8.00

    10.00

    12.00

    0 1 2 3 4

    np

    sh (

    m)

    Q(l/s)

    Q vs NPSH a succin constante

    NPSH disponible

    npsh requerido

    -

    2.00

    4.00

    6.00

    8.00

    10.00

    12.00

    0 1 2 3 4

    np

    sh (

    m)

    Q(l/s)

    Q vs NPSH a succin constante

    NPSH disponible

    npsh requerido

  • Universidad nacional mayor de san marcos Laboratorio de IQ Bomba centrifuga

    48

    Grfica 9 Q vs eficiencia NPSHrequerido y NPSHdisponible y H