Informe 4 sanitaria

7/31/2019 Informe 4 sanitaria

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

UNI-IES

INFORME DE INGENIERIA SANITARIA 1

NOMBRE DE PRCTICA: CURVA CARACTERISTICA DE UNA

BOMBA CENTRIFUGA

DOCENTE: ING MARIO CASTELLON

INTEGRANTES

OSCAR DAVID RIVAS ACEVEDOLENNIN RUIZ BERMUDEZ

GRUPO: 4T1-C4

FECHA DE ENTREGA: JUEVES 11 DE OCTUBRE DEL 2012


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Indic

Introduccin.1

Objetivos1

Equipos y materiales..2

Generalidades..2

Fundamento terico...3

Descripcin del equipo..4

Instalacin del equipo...7

Procedimiento experimental.8

Recoleccin de datos.9

Desempeos de compresin...14

Conclusiones..15


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Introduccin

Una mquina de fluidos es un dispositivo mecnico que transfiere energa deforma continua a un fluido en circulacin, o bien que la extrae de l. Se utiliza eltrmino general de bomba para las mquinas que aaden energa al fluido; las

mquinas que extraen energa se denominan turbinas o motores. Existen dostipos bsicos de mquinas de fluidos: de desplazamiento positivo y rotodinmicas.Las mquinas de desplazamiento positivo tienen unos elementos mviles que,durante su movimiento (bien alternativo o bien rotativo), van captando el fluidodesde la zona de entrada en volmenes aproximadamente estancos, que sonprogresivamente transferidos hacia la zona de salida. Dentro de esta categora seencuentran las bombas de pistones, de engranajes, de paletas, etc, as comosus equivalentes en motores hidrulicos o neumticos, es decir, mquinas queextraen energa del fluido: motores de pistones, engranajes, paletas, etc Todas

las bombas de desplazamiento positivo suministran un caudal con una ciertacomponente peridica, debido a la intermitencia en el proceso cinemtico de cierrede cavidades, traslacin y expulsin del fluido. En general estas mquinas sonadecuadas para operar con lquidos o gases con caudales pequeos, pero congrandes presiones de servicio (de hasta miles de bares).

En las mquinas rotodinmicas, en cambio, la transferencia de energa estasociada a la induccin de una variacin en el momento cintico (o momento dela cantidad de movimiento) del fluido en su paso a travs de la mquina. No hayvolmenes cerrados: el fluido circula continuamente a travs de un rotor,denominado rodete o impulsor, en el que se encuentran los labes que delimitanlos canales de paso. Estos labes obligan a que la corriente se deflacte,varindose as el momento cintico respecto al eje de accionamiento yrealizndose pues un trabajo. Dentro de este conjunto de mquinas se tienen lasbombas propiamente dichas cuando se trata de impulsar lquidos por conductos.

Objetivos

Obtencin de la curva de la altura de elevacin (=energa especfica til porunidad de peso de fluido) en funcin del caudal.

Obtencin de la curva de la potencia consumida por la bomba en funcin

del caudal. Obtencin de la curva de rendimiento de la bomba en funcin del caudal.

Determinacin de la velocidad especfica de la bomba. Analizar el comportamiento de los parmetros de operacin de una bomba

centrifuga.


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Equipos y materiales

FM50 (Unidad de Demostracin de una Bomba Centrfuga)

Dispositivo interfaz IFD7

Computadora compatible con el software FM50 304

Generalidades

Las bombas centrfugas son turbo mquinas rotodinmicas que transfierenenerga a un lquido mediante la accin de un elemento en rotacin denominadorodete, que impulsa al fluido a circular a travs de unos canales delimitados porlabes de modo que el fluido entra en la direccin axial y sale en la direccinradial. El fluido que sale del rodete es recogido por una conduccin de seccin

creciente, denominada voluta, que va rodeando la salida del rodete, dirigiendofinalmente el fluido hacia el conducto de impulsin a travs de un tramo difusor. Laenerga especfica (es decir, la energa por unidad de volumen, masa o peso defluido) que una bomba dada es capaz de transmitir al fluido depende del caudalcirculante, el cual puede variar entre 0 y un cierto caudal mximo. Tambin laenerga consumida por la bomba (la que absorbe del motor de accionamiento) y elrendimiento (relacin entre la energa entregada al fluido y la energa consumida)son funcin del caudal en circulacin. La representacin grfica de la energaespecfica, la potencia consumida y el rendimiento de la bomba en funcin del

caudal se denominan curvas caractersticas de la bomba. Estas curvasconstituyen la informacin bsica necesaria para predecir las magnitudes deoperacin de la bomba en un circuito dado, y por lo tanto suelen ser aportadas porlos fabricantes en sus catlogos y dems documentacin tcnica. En esta prcticase obtendrn las curvas caractersticas de funcionamiento de una bombacentrfuga accionada a velocidad constante. Los ensayos se llevarn a cabo en elbanco de ensayo de bombas disponible en el laboratorio del rea de Mecnica deFluidos.


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Fundamento terico

Curvas caractersticas

Antes de que un sistema de bombeo pueda ser diseado o seleccionado debe

definirse claramente su aplicacin. As sea una simple lnea de recirculacin o ungran oleoducto, los requerimientos de todas la aplicaciones son siempre losmismos, es decir, trasladar lquidos desde un punto a otro. Entonces, esto obliga aque la bomba y el sistema tengan iguales caractersticas para que este diseo seaptimo.

La manera de conocer tales caractersticas se realiza con la ayuda de lascurvas caractersticas de la bomba, las cuales han sido obtenidas medianteensayos realizados en un banco de pruebas el cual poseela instrumentacin necesaria para medir el caudal, velocidad de giro, momentode torsin aplicado y la diferencia de presin entre la succin y la descarga de labomba, con el fin de poderpredecir el comportamiento de la bomba y obtener el

mejor punto de operacin el cual se conoce como PME, variando desde unacapacidad igual a cero hasta un mximo, dependiendo del diseo y succin de la,bomba.

Generalmente este tipo de curvas se obtienen para velocidad constante, undimetro del impulsor especfico y un tamao determinado de carcasa, realizandola representacin grfica de la carga hidrulica (curva de estrangulamiento),potencia absorbida y eficiencia adiabtica contra la capacidad de la bomba.

Estas curvas son suministradas por los proveedores de bombas, de tal maneraque el usuario pueda trabajar segn los requerimientos de la instalacin sin salirde los intervalos de funcionamiento ptimo, adems de predecir que ocurrir al

variar el caudal manejado, sirviendo como una gran herramienta de anlisis y decompresin del funcionamiento del equipo.

El desarrollo y utilizacin de bombas en la prctica de ingeniera se ha beneficiadoen gran medida de la aplicacin del anlisis dimensional. Las variables defuncionamiento de mayor inters en una bomba son la potencia consumida PB, la
http://www.monografias.com/trabajos13/libapren/libapren2.shtml#TRECEhttp://www.monografias.com/trabajos11/bancs/bancs.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/romandos/romandos.shtml#PRUEBAShttp://www.monografias.com/trabajos7/inba/inba.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos55/investigacion-sobre-torsion/investigacion-sobre-torsion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/el-poder/el-poder.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/comportamiento-humano/comportamiento-humano.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/lacali/lacali.shtml#influenciahttp://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtml#ANALIThttp://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtml#ANALIThttp://www.monografias.com/trabajos6/lacali/lacali.shtml#influenciahttp://www.monografias.com/trabajos16/comportamiento-humano/comportamiento-humano.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/el-poder/el-poder.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos55/investigacion-sobre-torsion/investigacion-sobre-torsion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/inba/inba.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/romandos/romandos.shtml#PRUEBAShttp://www.monografias.com/trabajos11/bancs/bancs.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/libapren/libapren2.shtml#TRECE


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energa por unidad de peso comunicada al fluido H (o la energa por unidad demasa, Hg) y el rendimiento . Las variables de las que dependen las tres

anteriores pueden agruparse de la siguiente manera:

Propiedades del fluido: densidad y viscosidad .

Caractersticas del flujo a travs de la bomba: caudal Q. Caractersticas de la propia mquina: velocidad de giro , dimetro

caracterstico D y rugosidad absoluta del material .

Las variables de funcionamiento se pueden convertir en variables adimensionalesutilizando el teorema de Buckingham, de modo que aparecen tres parmetrosnuevos de funcionamiento, adimensionales, en las bombas:

Cifra de potencia Cifra de presin Cifra de rendimiento

Descripcin del equipo

La bomba centrfuga es la mquina ms empleada para mover lquidos de unlugar a otro. Como tal, es una unidad didctica especialmente apropiada parapresentar a los estudiantes todo el tema de las mquinas de fluido rotodinmicas.

El descubrir la relacin entre presin, caudal, velocidad rotacional y potencia,proporciona una base de conocimientos de aplicabilidad general. Por ejemplo,puede explorarse como proyecto creativo para los estudiantes el relacionar el

punto de funcionamiento requerido con las condiciones de mxima eficienciaenergtica.

1. Dentro de las principales aplicaciones de la FM50 estn:

2. Demostracin de una bomba centrfuga de agua de una sola etapa. Enoperacin.

3. Medicin de la velocidad inherente de la bomba, incluyendo la produccin decurvas caractersticas:

Carga total de la bomba

Potencia de entrada del motor Velocidad del impulsor Eficiencia total

4. Introduccin a las leyes de la velocidad de las bombas.

5. Investigacin de tipos de impulsor.

6. Comparacin de los clculos de los estudiantes con los resultados de lacomputadora.


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Vista de perfil de la unidad de bomba centrifuga

1-Reservorio

2- Vlvula de salida o descarga3- Sensor de flujo

4- Motor

5- Sensor de presin

6- Vlvula de entrada o succin

7- Sensor de temperatura

8- Placa base


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9- Vlvula de drenaje del reservorio

10- Drenaje

11- Impulsor

12- Vlvula de drenaje de la bomba13- Sensor de presin

El equipo consta de una bomba centrfuga de agua impulsado por un motorelctrico, el cual est montado sobre un soporte de apoyo junto con un tanqueacrlico transparente asociado a tuberas de circulacin continua. El flujo de agua atravs de la bomba centrfuga est regulado por una vlvula de control del flujo enel lado de descarga de la bomba.

Sensores apropiados estn incorporados para permitir la precisin en el anlisisde la bomba. Los parmetros de operacin de la bomba se controlan usando el

software suministrado en un equipo adecuado, a travs de un dispositivo deinterfaz (IFD). El software tambin permite conectar sensores de salida para sercargados, y realiza los clculos necesarios para las diferentes investigaciones.

La bomba centrfuga, que es impulsada por motor, est montada en una base deacero inoxidable con un depsito de agua y tuberas para la circulacin continua.La voluta de la bomba y el depsito de agua estn fabricados en material acrlicotransparente para la mxima visibilidad. Las tuberas tambin estn fabricadas enPVC transparente. Unas vlvulas manuales situadas en la entrada y la salida de labomba permiten controlar el caudal y tambin facilitan el estudio de los efectos dela aspiracin.

La voluta de la bomba ha sido diseada para permitir acceder a y sustituirfcilmente el impulsor sin necesidad de utilizar herramientas. El FM50 sesuministra con dos impulsores, uno con palas curvas orientadas hacia adelante yel otro con palas curvas orientadas hacia atrs, lo que permite a los estudiantesinvestigar los efectos de las caractersticas de las bombas.

Incorpora sensores electrnicos para medir la presin de entrada de la bomba, lapresin de salida, el caudal y la temperatura del agua.

La velocidad de la bomba es controlada con precisin mediante un inversor

electrnico avanzado en el IFD7 (un accesorio esencial). Este inversor tambincalcula el par producido en el eje de transmisin del motor, permitiendo el clculode la potencia consumida por la bomba.

Las conexiones con el IFD7 constan de un solo conector de mltiples vas para lossensores, y un conector para el motor de la bomba.


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El IFD7 tambin proporciona la circuitera electrnica de acondicionamiento paralos sensores, lo que permite mostrar su salida en el software de la computadora.

Especificaciones tcnicasCaudal mximo: 1,6L/min (tpico) Carga mxima: 9,0mVelocidad mxima de la bomba: 1800rpmPotencia nominal del motor: 180W

Instalacin del equipo

Se asegura que la vlvula de drenaje est totalmente cerrada.

Se llena el reservorio hasta 20 cm debajo del borde superior.

Se asegura que la vlvula de entrada y la vlvula de compuerta estn

totalmente abiertas. Se asegura que el equipo est conectado al dispositivo de interfaz IFD7 y

este a su vez est conectado a una computadora compatible. Losindicadores de luz, verde y rojo, deben estar ambos iluminados.

Se asegura que el IFD7 est conectado a una adecuada red de suministro yconecte la alimentacin.

Se ejecuta el software FM50-304. Revise que IFD: OK se muestra en laesquina inferior derecha de la pantalla y que hay valores que aparecen entodas las cajas de sensores de visualizacin en el diagrama esquemtico.


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Procedimiento experimental

Se enciende el IFD7

Seencienda la FM50 sin el software, usando el botn Power On/Standby.

Usando el software, se configura la velocidad de la bomba al 80%. Lainterfaz aumenta la velocidad de la bomba hasta que alcanza el niveldeseado.

Se Permite que el agua circule hasta que todo el aire haya sido expulsadodel sistema. El cierre y apertura de la vlvula de entrada y vlvula decompuerta un par de veces acelera el cebado del sistema y la eliminacinde las burbujas atrapado.

En la tabla de resultados, se cambia el nombre de la hoja de clculo(Seleccionar Format > Rename Sheet) al 80%.

Se Cierra la vlvula de compuerta hasta tener una caudal igual a cero. Noteque la bomba no funciona bien con la vlvula cerrada o casi cerrada, la

presin producida se encuentra fuera de los parmetros normales deoperacin. La bomba debe comenzar a funcionar sin problemas mientras elexperimento avanza.

Se selecciona el icono GO para registrar las lecturas de los sensores y laconfiguracin de la bomba en la tabla de resultados del software.

Se Abre un poco la vlvula para dar un flujo muy bajo. Se requiere tiemposuficiente para que las lecturas de los sensores se estabilicen, acontinuacin se seleccione el icono GO para grabar el siguiente conjunto dedatos.

Se incrementa poco a poco el caudal y se repite el paso 8.

Se crea una nueva tabla de resultados. Se cierra la vlvula de compuerta.

Se configure la bomba al 60%.

Se selecciona el icono GO para registrar las lecturas de los sensores y laconfiguracin de la bomba en la tabla de resultados del software.

Se Incrementa poco a poco el caudal y se repite el paso 8.

Se cierra la vlvula de compuerta.

Se repite el procedimiento para 70%, 90% y 100%. Para cada configuracinse crea una nueva tabla de resultados.

Usando los botones de flechas en la pantalla del software se reduce la

velocidad de la bomba hasta 0%. Se selecciona Saveo Save asdel men Filey guarde los resultados.

Se apaga la bomba sin el software, usando el botn Power On/Standby.

Se apaga el IFD7.


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Recoleccin de datos

Configuracin de bomba: 60%

N

V Bomba

rpm

P entrada

Kpa

P salida

Kpa Caudal (l/s) Carga total

1 900 3.685644531 23.3003418 0.06640625 2.08726871

2 900 3.63515625 22.6944824 0.11914063 2.03630791

3 900 3.483691406 22.5935059 0.18554688 2.05400988

4 900 3.332226563 21.7099609 0.2265625 1.98913336

5 900 3.281738281 21.2050781 0.27929688 1.95911639

6 900 3.079785156 20.2962891 0.33203125 1.9061331

7 900 2.82734375 18.8068848 0.38476563 1.8025408

8 900 2.675878906 17.8728516 0.45117188 1.75615225

9 900 2.372949219 16.9135742 0.4921875 1.71258311

10 900 2.070019531 15.4999023 0.53125 1.6231246511 900 1.666113281 13.8590332 0.5703125 1.52272246

12 900 1.464160156 12.2181641 0.61132813 1.40482202

13 900 1.363183594 11.7890137 0.625 1.38140878

14 900 1.363183594 11.2336426 0.65039063 1.34434753

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80

Caudal vs Carga

Caudal vs potencia

hidraulica

Caudal vs Eficiencia


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N V Bomba rpm P entrada Kpa

P salida

Kpa Caudal (l/s) Carga total

1 1050 3.63515625 31.3279785 0.09375 2.91765565

2 1050 3.534179688 31.1007813 0.14648438 2.912452213 1050 3.483691406 30.1162598 0.19921875 2.82796315

4 1050 3.180761719 29.2832031 0.25195313 2.78824652

5 1050 3.130273438 28.904541 0.3046875 2.77240297

6 1050 3.079785156 28.1724609 0.34570313 2.71892445

7 1050 2.625390625 26.5063477 0.41210938 2.62551007

8 1050 2.473925781 25.2946289 0.46484375 2.54504929

9 1050 2.070019531 23.7799805 0.50390625 2.45432754

10 1050 1.817578125 22.2905762 0.55859375 2.36306856

11 1050 1.716601563 21.2555664 0.59765625 2.29507914

12 1050 1.312695313 18.857373 0.65039063 2.1307881713 1050 0.908789063 17.241748 0.69140625 2.04022976

14 1050 0.555371094 14.894043 0.7578125 1.89452069

15 1050 -0.050488281 12.8997559 0.796875 1.78930797

16 1050 -0.201953125 11.3346191 0.8359375 1.68338927

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00

Caudal vs Carga


Caudal vs potencia

hidraulica


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N

V Bomba

rpm P entrada Kpa

P salida

Kpa Caudal (l/s)

Carga total

(m)

1 1200 3.584667969 41.1984375 0.09375 3.934667988

2 1200 3.534179688 39.2546387 0.171875 3.7532020733 1200 3.23125 38.1186523 0.23828125 3.684743847

4 1200 3.130273438 38.0934082 0.31835938 3.71964024

5 1200 3.029296875 37.7147461 0.31835938 3.691184717

6 1200 2.726367188 36.1496094 0.3984375 3.597134941

7 1200 2.271972656 33.7009277 0.47851563 3.435389532

8 1200 1.918554688 31.5804199 0.55859375 3.304873719

9 1200 1.363183594 28.2229492 0.625 3.065907439

10 1200 0.858300781 26.1276855 0.69140625 2.956338243

11 1200 0.605859375 24.0071777 0.7578125 2.823524549

12 1200 -0.353417969 19.9681152 0.82421875 2.57189683613 1200 -1.161230469 15.4241699 0.9296875 2.301967205

14 1200 -1.363183594 14.1114746 0.95703125 2.21963643

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

0.00 0.50 1.00 1.50

Caudal vs carga

Caudal vs Potencia

hidraulica



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N Velocidad rpm P entrada Kpa

P salida

Kpa Caudal (l/s)

Carga total

(m)

1 1350 3.433203125 50.4882813 0.08007813 4.900597624

2 1350 3.382714844 49.0241211 0.14648438 4.7649934863 1350 3.281738281 48.6707031 0.2265625 4.757126771

4 1350 3.029296875 46.8783691 0.31835938 4.630072725

5 1350 2.776855469 45.414209 0.37109375 4.527808349

6 1350 2.625390625 44.7326172 0.4375 4.506661355

7 1350 2.170996094 42.1072266 0.51757813 4.330717511

8 1350 1.817578125 39.7847656 0.59765625 4.183743325

9 1350 1.110742188 36.5535156 0.6640625 3.976158806

10 1350 0.8078125 34.6349609 0.71679688 3.854959357

11 1350 0.302929688 31.3784668 0.796875 3.646928595

12 1350 -0.555371094 27.7180664 0.86328125 3.42707997113 1350 -1.161230469 24.0071777 0.9296875 3.18118544

14 1350 -2.070019531 19.917627 0.99609375 2.933645522

15 1350 -2.675878906 15.9542969 1.07617188 2.690584802

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

0.00 0.50 1.00 1.50

Caudal vs Carga

Caudal vs Potencia

hidraulica



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N Velocidad rpm P entrada Kpa

P salida

Kpa Caudal (l/s) Carga total (m)

1 1500 3.433203125 60.3839844 0.1328125 5.922769491

2 1500 3.332226563 58.8440918 0.2265625 5.7954754323 1500 2.928320313 57.2537109 0.33203125 5.7096398

4 1500 2.726367188 55.0322266 0.42578125 5.5467133

5 1500 2.070019531 51.5990234 0.53125 5.323427107

6 1500 1.312695313 48.0900879 0.61132813 5.097309087

7 1500 0.605859375 43.7733398 0.73046875 4.824991776

8 1500 -0.454394531 39.0526855 0.82421875 4.538933817

9 1500 -1.413671875 33.2717773 0.9296875 4.157447814

10 1500 -2.625390625 27.1879395 1.03515625 3.784491944

11 1500 -3.685644531 21.3060547 1.12890625 3.414184101

12 1500 -4.089550781 18.2262695 1.16796875 3.194598614

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Caudal vs Carga

Caudal vs Potencia

hidraulica



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Desempeos de compresin

Describa y analice los grficos obtenidos, relacionando la relacin entre el

rendimiento de la bomba y las variaciones en el caudal.

Las figuras muestran las curvas caractersticas tpicas de una bomba centrfugapara una cierta velocidad de giro fija. Como se observa, la altura manomtrica esalta y aproximadamente constante para caudales bajos, y despus decrece amedida que aumenta el caudal. La curva de potencia crece montonamente con elcaudal. El rendimiento crece hasta alcanzar un mximo a un cierto caudal que sedenomina caudal de diseo.

Curvas caractersticas para todas las configuraciones de la bomba

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C vs H 60%

C vs H 70%

C vs H 80%

C vs H 90%

C vs H 100%

C vs E 60%

C vs E 70%

C vs E 80%

C vs E 90%

C vs E 100%


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Conclusiones

La bomba tiene prdidas por las erosiones sufridas por el uso, eso hace que estabomba baje su eficiencia.

En la grfica de altura de bombeo vs caudal se puede apreciar que la altura de

bombeo disminuye en forma parablica pero contrario al de una instalacinadecuada, esto se debe a las tuberas, porque en nuestro caso los datossupuestos de medida de tuberas nos muestran que el dimetro de la tubera deaspiracin es menor que el de la tubera de descarga lo cual no debe ser as, si nomas aun al contrario.

La altura geodsica es pequea, para la bomba, por lo tanto podemosbombearagua a una altura mas elevada y no a esa altura que tiene el sistema debombeo del laboratorio.

En nuestras graficas no se encuentran las curvas de la altura de la bomba con la

altura del sistema debido a que la altura geodsica es pequea.El agua que fluye por el sistema de bombeo esta con impurezas y algunas slidasel cual daa el interior de la bomba.
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