CURVAS CARACTERISTICAS DE BOMBAS1. Introducción

Bomba, dispositivo empleado para elevar, transferir o comprimir líquidos y gases. A continuación se describen cuatro grandes tipos de bombas para líquidos. En todas ellas se toman medidas para evitar la cavitación (formación de un vacío), que reduciría el flujo y dañaría la estructura de la bomba. Las bombas empleadas para gases y vapores suelen llamarse compresores. El estudio del movimiento de los fluidos se denomina dinámica de fluidos.El funcionamiento en sí de la bomba será el de un convertidor de energía, o sea, transformara la energía mecánica en energía cinética, generando presión y velocidad en el fluido.

2. Fundamento Teórico

Existen muchos tipos de bombas para diferentes aplicaciones. Los factores más importantes que permiten escoger un  sistema de bombeo adecuado son: presión última, presión de  proceso, velocidad de bombeo, tipo de gases a bombear (la eficiencia de cada bomba varía según el tipo de gas).

Las bombas se clasifican en tres tipos principales1. De émbolo alternativo2. De émbolo rotativo3. Rotodinámicas

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

1.- BOMBAS ALTERNATIVAS

Las bombas alternativas o reciprocante son también unidades de desplazamiento positivo descargan una cantidad definida de líquido durante el movimiento del pistón o émbolo a través de la distancia de carrera.

Igual que otras bombas, las bombas alternativas no succionan los líquidos. Reducen solamente la presión en la cámara de succión y la presión externa, generalmente la atmosférica, empuja el líquido en la bomba. Para cualquier bomba con una línea de succión de tamaño dado, la capacidad o velocidad máxima viene fijada por la columna de succión neta positiva.

Tipos de bombas alternativas:

Existen básicamente dos tipos de bombas alternativas: las de acción directa, movidas por vapor y las bombas de potencia.

Bombas de acción directa

En este tipo, una varilla común de pistón conecta un pistón de vapor y uno de líquido o émbolo. Las bombas de acción directa se construyen,  simplex  (un pistón de vapor y un pistón de líquido respectivamente) y  dúplex  (dos pistones de vapor y dos de líquido).

Las bombas de acción directa horizontales simples y dúplex, han sido por mucho tiempo muy usadas para diferentes servicios,  incluyendo  alimentación  de  calderas  en presiones de bajas a medianas, manejo de lodos, bombeo de aceite y agua, etc. Se caracterizan por la facilidad de ajuste de columna, velocidad y capacidad. Al igual que todas las bombas alternativas, las unidades de acción directa tienen un flujo de descarga pulsante.

Bombas de potencia

Estas   tienen  un   cigüeñal  movido   por   una   fuente  externa   (generalmente   un  motor   eléctrico),   banda  o   cadena. Frecuentemente se usan engranajes entre el motor y el cigüeñal para reducir la velocidad de salida del elemento motor.

El extremo líquido que puede ser del tipo de pistón o émbolo desarrollara una presión elevada cuando se cierra la válvula de descarga. Por esta razón es común el proporcionar una válvula de alivio para descarga, con objeto de proteger la bomba y su tubería. Las bombas de acción directa se detienen cuando la fuerza total en el pistón del agua  iguala  a   la  del  pistón  de  vapor;   las  bombas  de  potencia  desarrollan  una  presión  muy elevada antes  de detenerse. Esta es varias veces la presión de descarga normal de las bombas de potencia.

Las bombas de potencia se encuentran particularmente bien adaptadas para servicios de alta presión y  tienen algunos usos en la alimentación de calderas, bombeo en líneas de tuberías, procesos de obtención de petróleos y aplicaciones similares.

Las  bombas  de  potencia  en   los   primeros  diseños  eran  generalmente  movidas  por   vapor.  En  el   presente,   sin embargo, es más común el movimiento por motor eléctrico o de combustión interna debido a que este arreglo da una instalación más económica compacta y requiere menos mantenimiento. Las bombas de potencias del tipo émbolo de alta presión pueden ser horizontales o verticales

Para ver los gráficos seleccione la opción "Descargar" del menú superior

Bombas de potencia de baja capacidad

Estas unidades se conocen también como bombas de capacidad variable, volumen controlado y de proporción. Su uso principal  es para controlar  el   flujo  de pequeñas cantidades de  líquido para alimentar  calderas,  equipos de procesos y unidades similares. Como tales ocupan un lugar muy importante en muchas operaciones industriales en todo tipo de plantas.

La capacidad de estas bombas puede variarse cambiando la longitud de la carrera. La unidad en la  figura usa un diafragma para bombear el líquido que se maneja, pero el diafragma esta accionado por un émbolo que desplaza aceite dentro de la cámara de la bomba. Cambiando la longitud de la carrera del émbolo se varía el desplazamiento del diafragma.

Bombas de diafragma

La bomba combinada de diafragma y pistón generalmente se usa solo para capacidades pequeñas. Un diafragma de material flexible no metálico puede soportar mejor la acción corrosiva o erosiva que las partes metálicas de algunas bombas   alternativas.   Las   bombas   de   diafragma   se   usan   para  gastos  elevados   de   líquidos,   ya   sea   claros   o conteniendo sólidos. También son apropiados para pulpas gruesas, drenajes, lodos,  soluciones ácidas y alcalinas, así como  mezclas  de agua con sólidos que pueden ocasionar  erosión. La bomba de rocío de diafragma de alta velocidad y pequeño desplazamiento  está provista de una succión del tipo discoidal y válvulas de descarga. Ha sido diseñada para manejar productos químicos.

Otros diseños: Existen también un gran número de otros tipos de bombas alternativas, diseñadas para servicios especializados.  Muchas se usan en sistemas hidráulicos  industriales,  de  lubricación,  de manejo de químicos,  y similares.

2.- BOMBAS ROTATORIAS

Las bombas rotatorias, que generalmente son unidades de desplazamiento positivo, consisten de una caja fija que contiene engranajes, aspas, pistones, levas, segmentos, tornillos, etc., que operan con un claro mínimo. En lugar de "arrojar" el líquido, como en una bomba centrífuga, una bomba rotatoria lo atrapa, lo empuja contra la caja fija. La bomba rotatoria descarga un flujo continuo. Aunque generalmente se  les considera como bombas para  líquidos viscosos, las bombas rotatorias no se limitan a este  servicio solo, pueden manejar casi cualquier líquido que esté libre de sólidos abrasivos.

Tipos de bombas rotatorias:

Bombas de Leva y Pistón

También   llamadas   "Bombas   de   émbolo   rotatorio",   consisten   de   un   excéntrico   con   un   brazo ranurado en la parte superior   La rotación de la flecha hace que el excéntrico atrape el  líquido 

contra la caja. Conforme continúa la rotación, el líquido se fuerza de la caja a través de la ranura a la salida de la bomba.

Bombas de engranajes externos

Estas constituyen el tipo rotatorio más simple. Conforme los dientes de los engranajes se separan en el lado de succión de la bomba el líquido llena el espacio entre ellos. Este se conduce en trayectoria circular hacia fuera y es exprimido al engranar nuevamente los dientes.

Bombas de engranajes internos

Este tipo tiene un  motor  con dientes cortados internamente y que encajan en un engrane loco, cortado externamente. Puede usarse una partición en forma de luna creciente para evitar que el líquido pase de nuevo al lado de succión de la bomba.

Bombas lobulares

Éstas se asemejan a las bombas del tipo de engranajes en su forma de acción, tienen dos o más motores  cortados con tres, cuatro, o más lóbulos En cada motor.  Los motores se sincronizan para obtener una rotación  positiva  por  medio  de  engranajes  externos.  Debido al  que el   líquido  se  descarga en un número más reducido de cantidades mayores que en el  caso de  la bomba de engranajes, el   flujo del  tipo  lobular no es tan constante como en la bomba del tipo de engranajes.

Bombas de tornillo

Estas bombas tienen de uno a tres tornillos roscados convenientemente que giran en una caja fija. Las bombas de un solo tornillo  tienen un motor en forma de espiral que gira excéntricamente en un estator de hélice  interna o cubierta.  Las  bombas  de  dos  y   tres   tornillos     tienen uno o  dos  engranajes   locos,   respectivamente,  el   flujo  se establece entre las roscas de los tornillos, y a lo largo del eje de los mismos.

Bombas de aspas

Las bombas de aspas oscilantes tienen una serie de aspas articuladas que se balancean conforme gira el motor, atrapando al líquido y forzándolo en el tubo de descarga de la bomba. Las bombas de aspas deslizantes  usan aspas que se presionan contra la carcasa por la fuerza centrífuga cuando gira el motor. El líquido atrapado entre las dos aspas se conduce y fuerza hacia la descarga de bomba.

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO NO POSITIVO

3.- BOMBAS CENTTRIFUGAS

Las bombas centrífugas, también denominadas rotativas, tienen un rotor de paletas giratorio sumergido en el líquido. El líquido entra en la bomba cerca del eje del rotor, y las paletas lo arrastran hacia sus extremos a alta presión. El rotor también proporciona al líquido una velocidad relativamente alta que puede transformarse en presión en una parte estacionaria de la bomba, conocida como difusor. En bombas de alta presión pueden emplearse varios rotores en serie,  y   los difusores posteriores a cada rotor  pueden contener aletas de guía para reducir  poco a poco  la velocidad del   líquido.  En  las  bombas de baja  presión,  el  difusor  suele  ser  un  canal  en  espiral  cuya superficie transversal  aumenta de forma gradual para reducir   la velocidad. El   rotor  debe ser cebado antes de empezar a funcionar, es decir, debe estar rodeado de líquido cuando se arranca la bomba. Esto puede lograrse colocando una válvula de retención en el conducto de succión, que mantiene el líquido en la bomba cuando el rotor no gira. Si esta válvula  pierde,  puede  ser  necesario   cebar   la  bomba   introduciendo   líquido  desde  una   fuente  externa,   como el depósito de salida. Por lo general, las bombas centrífugas tienen una válvula en el conducto de salida para controlar el flujo y la presión.

En el caso de flujos bajos y altas presiones, la acción del rotor es en gran medida radial. En flujos más elevados y presiones de salida menores, la dirección de flujo en el interior de la bomba es más paralela al eje del rotor (flujo 

axial). En ese caso, el rotor actúa como una hélice. La transición de un tipo de condiciones a otro es gradual, y cuando las condiciones son intermedias se habla de flujo mixto.

Tipos de bomba centrífugas

Bombas voluta

Aquí el impulsor descarga en una caja espiral que se expande progresivamente, proporcionada en tal forma que la velocidad del líquido se reduce en forma gradual. Por este medio, parte de la energía de velocidad del líquido se convierte en presión estática.

Bombas difusor

Las paletas direccionales estacionarias rodean el motor o impulsor en una bomba del tipo difusor. Esos pasajes con expansión gradual cambian  la dirección del  flujo del  líquido y convierten  la energía de velocidad a columna de presión.

Bombas turbina

También   se  conocen como bombas de vórtice, periféricas y regenerativas; en este tipo se producen remolinos en el líquido por medio de las paletas a velocidades muy altas dentro del canal anular en el que gira el impulsor. El líquido va recibiendo impulsos de energía. La bomba del tipo difusor de pozo profundo, se llaman frecuentemente bombas turbinas.

Bombas de flujo mixto y axial

Las  bombas  de   flujo  mixto  desarrollan  su  columna  parcialmente  por   fuerzas  centrífugas  y  parcialmente  por  el impulsor de las paletas sobre el líquido. El diámetro de descarga de los impulsores es mayor que el de entrada. Las bombas de flujo axial desarrollan su columna por la acción de impulso o elevación de las paletas sobre el líquido. El diámetro del impulsor es el mismo en el lado de succión y en el de descarga. Una bomba de impulsor es un tipo de bomba axial.

Clasificación según aplicación:

Aun cuando no todas las bombas centrífugas están clasificadas por un nombre genérico que designa su aplicación final, un gran número de ellas incluyen este término relacionado con su servicio. Así, las bombas centrífugas pueden llamarse de alimentación de calde4ra, de propósito general, de sumidero, pozo profundo, de refinería, de circulación, etc. En general, cada una tiene características específicas de  diseño, así como los  materiales  que el constructor recomienda para el servicio particular.

Hay aun otra subdivisión basada en las características estructurales y generales; tales como unidades horizontales y verticales,   diseños   de   acoplamiento   directo,   impulsores   de   succión   simple   y   doble,   carcasas   divididas horizontalmente, etc.

Diseños normales típicos de bombas

Bombas de propósito  general:  estas están construidas generalmente  para manejar   líquidos  frescos y   limpios  a temperaturas de  ambiente  o moderadas. Generalmente de un solo paso, estas unidades pueden ser de carcasa divida  y  aditamentos  normales;   igualmente  buenas  para  un  gran  número  de  servicios.  Algunas  son  de  varios impulsores, mientras que otras manejan líquidos que contienen sólidos en suspensión.

Bombas múltiples

Las unidades horizontales de este diseño, están construidas con carcasa ya sea del tipo barril o del tipo horizontalmente dividido. La carcasa del tipo barril se usa más comúnmente 

en diseños de alta presión con cuatro o más pasos, mientras que la carcasa dividida se usa para presiones que varían desde bajas hasta moderadamente altas con cualquier número de pasos.

Bombas acopladas directamente

Estas combinan la bomba y su motor en una sola unidad, proporcionando una bomba compacta, maciza y eficiente.

Bombas inatacables

Pueden o no tener impulsores de paleta, y estas unidades manejan líquidos de drenaje, de proceso en fábricas de papel, líquidos viscosos y otros similares que contengan sólidos.

Bombas turbinas regenerativas

Estas tienen limitaciones perfectamente definidas en cuanto a columna y capacidad más allá de las cuales no puede competir económicamente con la bomba centrífuga usual. Sin embargo, dentro de su margen de aplicación tienen ventajas apreciables, incluyendo buenas características de succión, capacidad muy elevada y buena eficiencia.

4.- BOMBAS DE CHORROLas bombas de chorro utilizan  una  corriente   relativamente  pequeña de   líquido  o  vapor,   de  gran  velocidad,  para ocasionar un flujo mayor en otro fluido. Cuando la corriente de alta velocidad pasa a través del fluido, extrae parte del fluido de la bomba; por otra parte, crea un vacío que absorbe líquido hacia la bomba. Las bombas de chorro se emplean a menudo para  inyectar agua en calderas de vapor. También se han utilizado bombas de chorro para propulsar barcos, sobre todo en aguas poco profundas donde una hélice convencional podría dañarse

5.- OTRAS BOMBAS

También existen diversos tipos de bombas de desplazamiento positivo, que suelen constar de una pieza giratoria con una serie de aletas que se mueven en una carcasa muy ajustada. El líquido queda atrapado en los espacios entre las aletas y pasa a una zona de mayor presión. Un dispositivo corriente de este tipo es la bomba de engranajes, formada por dos ruedas dentadas engranadas entre sí. En este caso, las aletas son los dientes de los engranajes

También puede construirse una bomba sencilla, aunque poco eficiente, con un tornillo que gira en una carcasa e impulsa el líquido. El primero que inventó una bomba similar fue el matemático y físico griego Arquímedes, después del año 300 antes de Cristo.

En todas estas bombas, el líquido se descarga en una serie de pulsos, y no de forma continua, por lo que hay que tener cuidado para que no aparezcan condiciones de resonancia en los conductos de salida que podrían dañar o destruir  la instalación. En las bombas alternativas se colocan con frecuencia cámaras de aire en el conducto de salida para reducir la magnitud de estas pulsaciones y hacer que el flujo sea más uniforme.

3. Objetivo General

Entender el funcionamiento de las bombas y familiarizarse con los diferentes tipos de bombas Determinar ecuaciones respecto a la bomba: altura dinámica de la bomba, las constantes. A, B, C Etc. Graficar (curvas características de las bombas)

4. Objetivo Especifico

Calcular la altura (dinámica) experimental de la bomba. Calcular la altura (dinámica) teórica de la bomba. Graficar las curvasQvs Hb,Q vsHhid . Calcular el caudal máximo y mínimo de la bomba

5. Equipo y Material Utilizado

Una bomba Un vacuometro Un manómetro bourdon Un rotámetro Un fluido(H2O) Válvula de retención Filtro Banco Hidráulico

6. Esquema de la practica

7. Descripción de la Práctica

Primero se verifica si el motor estaba succionando o no, luego  se calibra el caudal, las presiones en la entrada y en la salida de la bomba,  es decir regular las válvulas de ingreso y de salida de la bomba a fin de variar el caudal y las presiones. Se debe tomar como datos: la presión para cada variación de la velocidad del flujo, también se debe determinar los tiempos con fin de obtener  el caudal para cada variación o corrida.

8. Tabulación de Datos

−1.1PlgHg∗354.316 Kgf

m2

1 Plg=−354.316 Kgf

m2

corrida

P1(Kgf/m2) P2(Kgf/m2) Q(m3/min)

1 -389.7476 10706.85 4.2721E-42 -354.316 17844.75 3.3557E-43 -194.8738 24625.755 2.5042E-44 -177.158 41807.7 0.1323E-4

9. Tabulación de Resultados

Constantes de la bomba

A+B−4,2721 E−4+(2721 E−4 )2=103357

A=40,39954B=50232,8857C=47142201,8

Error de Hb teórico y Hb experimental

Hb exp(m) Hbteo(m) %e11,1166 10,33570125 7.01922

Corrida P1(Plg Hg) P2(bar) Q(Lt/min)1 -1.1 1.05 25.63282 -1 1.75 20.134233 -0.55 2.415 15.025054 -0.5 4.1 0.7936

corrida

P1(Kgf/m2) P2(Kgf/m2) Q(m3/s) HB exp(m)

1 -389.7476 10706.85 4.2721E-4 11,11662 -354.316 17844.75 3.3557E-4 18.231883 -194.8738 24625.755 2.5042E-4 24.86544 -177.158 41807.7 0.1323E-4 42.060567

18.23188 18,23188182 0,0000099824.8654 24,86540182 0,0000073242.060567 32,93096075 21,70586

Grafica Q vs Hb

Caudal máximo y mínimo

Q(cm3/s) Hb(cm)Máximo

4.2721E-4 11.1166

Mínimo 0.1323E-4 42.060567

Grafica Q vs P

0 2 4 6 8 10 120

2

4

6

8

10

12

Q(m3/s)

Hb(m

)

0 2 4 6 8 10 12 14 160

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

Q(m3/s)

PHID(m

)

Q(m3/s) Hb(m)0.132E-4 42.0610.987E-4 34.9821.856E-4 29.4521.997E-4 28.4882.504E-4 24.8652.780E-4 22.7912.967E-4 21.3453.268E-4 18.9493.356E-4 18.2323.457E-4 17.4003.774E-4 14.7273.896E-40 13.6734.002E-4 12.7454.102E-4 11.8614.272E-4 11,117

10. Conclusiones Chucamani Llanos Rodrigo

En conclusión se puede decir q con las tres primeras corridas calculando Hb el erros es de casi de 0% eso se obtuvo gracias a el cálculo de Hb con la ecuación de segundo grado ya que con el tercer grado resulta errores grandes y por lo tanto se calculó con la ecuación de segundo grado además el cuarto cálculo del error   que   es   la   corrida   cuatro   resulto   un   error   grande   porque   el   caudal   de   la   cuarta   corrida   no   fue correctamente medido ya que hubo confusiones con el cálculo de ese dato pero. Pero ese es el único dato que tiene un error ya que se dio caudales hasta llegar a los 15 caudales para que el error no sea tan grande y como resultado nos dé una gráfica esperada, en otras palabras. Pero la recomendación que se le puede dar es que el equipo de cálculo puede ser más preciso y también ser precisos al momento de tomar  datos , para así obtener errores pequeños . Pero como nada es perfecto y hay errores de fricción se puede tomar estos tres primeros datos como los más precisos pero también se puede decir que los datos pueden ser los más correctos y favorables además el único error grande q hay es del cuarto caudal y en base a ese dato se puede decir que si puede haber error porque nada es perfecto.

Quintana Paco AlfredoAnalizando  los resultados obtenidos, se observó que cuando el  caudal disminuye,  la altura de  la bomba aumenta. Esto conlleva a afirmar que el caudal es inversamente proporcional a la altura de la bomba.Además pudimos observar y analizar el funcionamiento de una bomba, la importancia de esta sobre todo en el funcionamiento, lo cual pudimos predecir mediante las curvas características de la bomba. Fue una práctica con resultados óptimos que nos ayudó a adecuarnos mejor al manejo de  los  instrumentos y comprender términos que solo teóricamente no podían ser muy bien asimilados.En la cuarta corrida pudimos observar que hubo un error de   27%. Esto se debe a la mala lectura en el medidor (rotámetro).

Soria Suarez IvanSe recomienda para un cálculo más exacto el trabajar con una gran cantidad de decimales y además trabajar con los 5 coeficientes.También para un cálculo más exacto del caudal se debe hacer más corridas. Otra recomendación es que para generar datos de caudal para las gráficas tomar un dQ constante entre cada lectura.

Carreón Rejas Bicmar JoséLos errores son muy bajos debido a que trabajamos con muchos coeficientes para el cálculo de HB teo, por otra parte la práctica fue un éxito ya que se lograron los objetivos planteados. La eficiencia es muy baja debido a que manejamos caudales demasiado pequeños para la bomba que tiene una capacidad de 0,5 hp.

Q(m3/s) PHID(m)4,272E-4 0.0634,102E-4 0,0644,002E-4 0,0683,896E-4 0,0713,774E-4 0,0743,457E-4 0,0823,356E-4 0,0813,268E-4 0,0822,967E-4 0,0842,780E-4 0,0842,504E-4 0,0831,997E-4 0,0761,858E-4 0,073O,987E-4 0,046O,132E-4 0,074

El ultimo error es muy elevado por motivo del mal cálculo del caudal.

Miranda Vasques Isidro.Los objetivos de la práctica se cumplieron, pues no solo se comprendieron

Los fundamentos teóricos respecto a las bombas, sino que fue posible trazar lasRespectivas   curvas   para   cada   uno   de   los   arreglos.   Si   bien   algunos   resultados   distan   de   los  modelos esperados, estas desviaciones son perfectamente justiciables.Además de los errores intrínsecos a la experimentación, como mencionaron anteriormente una uno de mis compañeros  q   siempre  ay   imprecisiones  durante   la   toma  de  datos  u  otro   factor  que   influye  durante   la realización de  la práctica.  No obstante,  comparando y analizando  los resultados a conciencia es posible concluir que estos son satisfactorios.

Si bien una bomba como operación unitaria no resulta particularmente atractiva, si es sumamente útil en la industria. Prácticamente todos los procesos requieren mover un fluido de un lugar a otro y ello implica casi seguramente el uso de una bomba. A través de la realización de la práctica fue posible ver la cantidad de variables   que   in   fluyen   y   que   son   necesarias   para   calcular   los   parámetros     una   bomba,   así   como   la importancia de las mismas.

11. Bibliografía SCHLAG, A. 1966. "Hidráulica", Ed. Limusa-Wiley. México. STREETER, V. 1988. "Mecánica de los Fluidos", MacGraw-Hill. Madrid

12. Anexos

HB 1=( 10706,85+389,7476998,90

kg× f

m3 ) kg× fm2=11,1166m

HB 2=18,23188m

HB 3=24,8654m

HB 4=42,060567m

A+B−4,2721 E−4+(2721 E−4 )2=103357

A=40,39954B=50232,8857C=47142201,81

HBto=A+B∗Q+C∗Q2+D∗Q3

H 1Bteo=10,33570125

H 2Bteo=18,23188182

H 3Bteo=24 ,86540182

H 4 Bteo=32,93096675