1. Tabla de Contenido Pg. I.RESUMEN...2 II.INTRODUCCIN.3 III.HISTORIA4 IV.PRINCIPIOS TERICOS...5 V.DETALLES EXPERIMENTALES..17 VI.DATOS EXPERIMENTALES..19 VII.DISCUSIN DE RESULTADOS ...20 VIII.CONCLUSIONES...21 IX.RECOMENDACIONES...22 X.REFERENCIAS BIBIOGRAFICAS23 XI.APNDICE...24 2 2. Resumen El objetivo del presente informe es de conocer los principios delas bombas centrifugas, adems el de elaborar sus curvas caractersticas. Elexperimentoserealizacondicionesambientalesde17Cy756mmHg. Se utiliz una bomba centrfuga marca Hidrostal de 0.5 HP, la cual estaba instalada a un sistema de tuberas de 2 pulg. De dimetro en la zona de succin y 1.5 pulg. De dimetro en la zona de descarga. Se obtuvieron caudalesvariando la presin de descarga enla primera serie de (5 a 15 psi) con abertura de la vlvula de compuerta en 3/4 y en la segunda serie manteniendo la presin de salida en el manmetro a 7psi cambiando la presin de succion entre 2 a 14 inHg , tambin se tomaron lecturas del tablero (potencia, voltaje eintensidad.Conellosselogrcalcularlascurvascaractersticasdelabomba, potenciautil,potenciareal,eficienciadelabomba,NPSH(NetPositiveSuccin Head) disponible y requerido, carga del sistema.Losresultadosenladeterminacindelcaudalvaranentre0.003564m3/sa 0.001584m3/sconaberturadevlvuladecompuerta3/4(primeraserie)y 0.003564m3/sa0.001371m3/sapresindedescargaconstantede7psi(segunda serie),tabulamosygraficamosestosvaloresconlosdesusrespectivosHbomba, BHP, HPH, , NPSH disponible y requerido y Hsistema. 3 3. Introduccin Actualmente la tecnologa y diseo de bombas es muy importante ya que se encuentradiversasaplicacionesindustrialescomoen:QumicayPetroqumica, Farmacutica,Azucareras,PapelesyPulpas,Minas.Metalurgia,Textiles.Las bombassoneldispositivomecanicoqueseusanparaimpulsarmasasdefluidos desde un punto a otro. En el mercado existe una gran variedad de bombas distintas endiseoyusoparaunadeterminadaaplicacin,perosindudalasbombas centrifugas son usadas en la mayora de los procesos de produccin. Por ello, en el presente informe nos centramos en el estudio de las bombas centrifugasparaellousamosunsistemadebombeocompuestoporunabomba centrifugaHidrostal,unsistemadetuberasdesuccinydescargaytanquesde succinydedescargadelfluidoqueestecasotrabajamosconagualiquida,este sistemadebombeoobancodepruebanospermitedeterminarexperimentalmente aquellos parmetros de operacin de la bombas como el rendimiento de la bomba, supotencia,eficiencia,todosestosconstituyenloqueseconocecomocurva caracterstica de la bomba. 4 4.HistoriaLa mayora de los procesos en las industrias de procesos qumicos incluyen la conduccin de lquidos o transferencia de un valor de presin o de energa esttica a otro. La bomba es el medio mecnico para obtener esta conduccin o transferencia ypor ello es parte esencial de todos los procesos. Se utiliza el trmino general de bomba para las mquinas que aaden energa al fluido; las mquinas que extraen energa del fluido se denominan turbinas o motores.El crecimiento y perfeccionamiento de los procesos estn ligados con las mejoras en el equipo de bombeo y con un mejor conocimiento de cmo funcionan las bombas y cmo se deben aplicar. Las bombas centrfugas constituyen no menos del 80% de la produccin mundial de bombas, porque es la ms adecuada para manejar ms cantidad de lquido que la bomba de desplazamiento positivo. El desarrollo de las bombas permiti al hombre civilizado vivir lejos de los ros y manantiales y cultivar grandes extensiones de tierras que anteriormente haban permanecido inhabitables. Una vez que el hombre aprendi a mover grandes volmenes de agua pudo regar tierras ridas y desarrollar productos agrcolas nuevos, mejores y ms sanos. Hace ms de 5000 aos los egipcios construyeron lo que probablemente fue la primera bomba para pozos profundos. El pozo que hoy da se conoce como el Pozo de Jos aun existe en la ciudad de Cairo, y consiste en la que el agua era elevada por una serie de vasijas de barro sujetas a una cuerda sinfn, formando un sistema semejante a los elevadores de cangilones modernos, y los cuales suban al agua desde el fondo del pozo hasta el primer nivel, en donde la descargaban en una especie de pileta. De esta pileta se alimentaba otra cadena sin fin de vasijas de barro para elevar el agua hasta la superficie.El primer intento en la construccin de lo que se conoce hoy como bomba centrifuga fue en 1680, pero su verdadero desarrollo se debe a la labor de los ltimos 100aos. 5 5. Principios tericos 5.1. BOMBAS Una bomba es una mquina hidrulica generadora que transforma la energa mecnicaprovenientedeunmotorelctricoconlaqueesaccionadaenenerga hidrulicaelcualselotransfierealfluido.Elfluidopuedeserunlquido incomprensiblecomoagualquida,etc.ounamezcladelquidosyslidoscomo puedeserelhormignantesdefraguarolapastadepapel.Alincrementarla energadelfluido,seaumentasupresin,suvelocidadosualtura(nivel),todas ellas relacionadas segn el principio de Bernoulli.Engeneral,unabombaseutilizaparaincrementarlapresindeunlquido aadiendo energa al sistema hidrulico, para mover el fluido de una zona de menor presin,nivelovelocidadaotrademayorpresin,mayornivelomayorvelocidad. Tambinlasbombassonequiposmecnicosquecomunicanalfluidosuficiente cantidaddeenergaquelespermitevencerlaresistenciadelastuberasy accesoriosa la circulacin. 5.2. TIPOS DE BOMBAS Se pueden considerar dos grandes grupos: Dinmicas (Centrfugas, Perifricas y Especiales) y de Desplazamiento Positivo (Reciprocantes y Rotatorias). -Bombas dinmicas: oBombas centrifugas.- Son aquellas en que el fluido ingresa a sta por el eje y salesiguiendo una trayectoria perifrica por la tangente. oBombasperifricas.-Sontambinconocidascomobombastipo turbina,devrticeyregenerativas,enestetiposeproducen remolinosenellquidopormediodeloslabesavelocidadesmuy altas,dentrodelcanalanulardondegiraelimpulsor.Ellquidova recibiendo impulsos de energa. 6 -Bombas de desplazamiento positivo: oBombasreciprocantes.-Llamadastambinalternativas,enestas mquinas, el elemento que proporciona la energa al fluido lo hace en formalinealyalternativa.Lacaractersticadefuncionamientoes sencilla. oBombarotatoria.-Llamadastambinrotoestticas,debidoaqueson mquinasdedesplazamientopositivo,provistasdemovimiento rotatorio,ysondiferentesalasrotodinmicas.Estasbombastienen muchas aplicaciones segn el elemento impulsor. El fluido sale de la bombaenformaconstante,puedemanejarlquidosquecontengan aireovapor.Suprincipalaplicacineslademanejarlquidos altamente viscosos, lo que ninguna otra bomba puede realizar y hasta puede carecer de vlvula de admisin de carga. 5.3. BOMBAS CENTRIFUGAS Estnformadasporundiscorotatoriodenominadorodete,provistode unasnervadurasolabesdispuestoscomoindicalafigura8.23.La caractersticaprincipaldelabombacentrfugaesladeconvertirlaenergade una fuente de movimiento (el motor) primero en velocidad (o energa cintica) y despus en energa de presin. El rol de una bomba es el aporte de energa al lquido bombeado (energa transformada luego en caudal y altura de elevacin), segn las caractersticas constructivas de la bomba misma y en relacin con las necesidades especficas de la instalacin.Elfuncionamientoessimple:dichasbombasusanelefectocentrfugo paramoverellquidoyaumentarsupresin.Dentrodeunacmarahermtica dotadadeentradaysalida(tornillosinfinovoluta)giraunaruedaconpaleta (rodete), el verdadero corazn de la bomba.El rodete es el elemento rodante de la bomba que convierte la energa del motorenenergacintica(laparteestticadelabomba,osealavoluta, convierte, en cambio, la energa cintica en energa de presin). El rodete est, a su vez, fijado al eje bomba, ensamblado directamente al ejedetrasmisindelmotoroacopladoalpormediodeacopladorgido. Cuando entra lquido dentro del cuerpo de la bomba, el rodete (alimentado por el motor) proyecta el fluido a la zona externa del cuerpo-bomba debido a la fuerza centrfugaproducidaporlavelocidaddelrodete:ellquido,deestamanera, 7 almacenaunaenerga(potencial)quesetransformarencaudalyalturade elevacin (o energa cintica). Estemovimientocentrfugoprovoca,almismotiempo,unadepresincapazde aspirarelfluidoquesedebebombear.Conectandodespuslabombaconla tuberadedescarga,ellquidoseencanalarfcilmente,llegandofueradela bomba.Elrodetedeunabombacentrfugasepuederealizarsegnmuchas variantes constructivas: rodetes abiertos, rodetes cerrados, rodetes semiabiertos, rodetes mono-canal, rodetes axiales, rodetes semiaxiales, rodetes desplazados, vrtice, a espiral, etc. Se pueden suministrar bombas centrfugas monoestadio, o sea, dotadas deunsolo generadordecaudalypresin (un rodete).Sihayvariosrodetes (el primerrodetedescargaellquidosobreelsegundoyassucesivamente)se pueden suministrar, incluso, bombas centrfugas multiestadio, caracterizadas por la suma de presiones emanadas de cada rodete.Elfuncionamientodelabombacentrfugadependedelmomentoinicial del cebado y del modo en el cual se asegura la aspiracin del mismo lquido: si la bomba se coloca a un nivel inferior al de la vena de la que se extrae el lquido, steentraespontneamenteenlabomba(deestamaneraseobtieneuna instalacin bajo nivel).Mientras que si la bomba se coloca sobre el surgente de el cual se desea bombear,ellquidoseaspirar:labomba(ascomolatuberadeaspiracin) tendrquecebarsepreventivamente,osea,llenadelquido(setratardeuna bomba auto cebada). 8 5.4. PARTES DE UNA BOMBA CENTRFUGA -Carcasa:Lafuncindelacarcasaenunabombacentrifugaesconvertirla energadevelocidadimpartidaallquidoporelimpulsorenenergade presin.Estosellevaacabomediantereduccindelavelocidadporun aumento gradual del rea. -Impulsor: El impulsor es el corazn de la bomba centrifuga. Recibe el lquido yleimparteunavelocidaddelacualdependelacargaproducidaporla bomba.-Anillosdedesgaste:Cumplenlafuncindeserunelementofcilybarato de remover en aquellas partes en donde debido a las cerradas holguras entre elimpulsorylacarcasa,eldesgasteescasiseguro,evitandoasla necesidad de cambiar estos elementos y quitar solo los anillos. -Estoperas:Empaquesysellos.lafuncindeestoselementosesevitarel 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:Eselejede todosloselementos que giranenlabombacentrfuga, transmitiendo adems el movimiento que imparte la flecha del motor. 9 -Cojinetes: Sirven de soportea la flecha de todo el rotor en un alineamiento correctoenrelacinconlaspartesestacionarias. Soportanlascargas radiales y axiales existentes en la bomba. -Bases: Sirven de soporte a la bomba, sosteniendo el peso de toda ella. 5.5. CURVAS CARACTERSTICAS DE UNA BOMBA CENTRIFUGA Paralaadecuadautilizacindeunabombacentrifugaresultanecesario conocer la variacin de determinadas magnitudes como la presin de descarga, lapotenciaconsumidayelrendimientoobtenidoparacadavalordelcaudal. Estas variaciones se suelen expresar de forma grfica para cada tipo de bombas loqueconstituyenlasdenominadascurvascaractersticasdelabomba centrifuga. En la figura 8.26 se muestran las tres curvas indicadas, tpicas de una bomba centrfuga convencional. -H-Q:Variacindelacargatotal(enmetrosdelquido)frenteal caudal(m3/min) -P-Q:Variacindelapotenciaalfreno(laaplicadaporelmotoraleje,C.V.) frente al caudal. -n-Q:Rendimiento(potenciacomunicadaalfluido/potenciaalfreno)frenteal caudal. Como se podr observar, en vez de la presin de descarga de la bomba, quedependedeladensidaddelfluido,eshabitualmanejarlaalturadeliquido alcanzadaalasalida,esdecir,lacargatotaldelabombaquenaturalmenteya nodependedeladensidaddelfluidosinosolamentedesuviscosidad(para viscosidades inferiores a 40cp, esta dependencia deja de ser apreciable).Por tanto, no debe olvidarse que la carga total obtenida con cada bomba ser la misma para cualquier lquido de una misma viscosidad. 10 A continuacin se comentarbrevemente cada una de las curvas anteriores. -Curva carga-caudal Es siempre decreciente, pues al aumentar el caudal aumenta la velocidad depasoporelinteriordelabomba,porloqueelfluidoestsometidomenos tiempo a la aceleracin de los labes del rodete, recibiendo una menor cantidad deenergacintica.Alsalirellquidoconmenorenergacintica,lacargatotal adquirida es tambin menor. -Curva potencia al freno-caudalEsta curva, essensiblemente ascendente, pues al impulsar un caudal de lquido mayor, la energa que es necesario aplicar al eje de la bomba deber ser tambinmayor.Sinembargo,unestudiodeladisipacindepotenciaenlos diversoselementosdelabomba,permitecomprobarquelapotenciaque realmente aprovecha el fluido presenta un mximo. -Curva rendimiento-caudal Al ser el rendimiento el cociente entre la potencia comunicada al fluido y lapotenciaalfrenosecomprendequelacurvacaractersticadelrendimiento frente al caudal presente tambin un mximo, que prcticamente coincide con el caudal ptimo.11 Dehecho,enlaprcticasemanejaunintervaloptimodecaudales, alrededordelmximo,enelcualserecomiendoutilizarlabomba considerada.Existenademsdelascurvascaractersticascitadas,curvas similaresqueexpresanlavariacindelasmagnitudes,cargaH,potenciaNa, rendimienton,ycaudalQconlavelocidaddegirooeltamaodelrodetede dimetroconstante,Q,H,Navarandirectamenteconlavelocidaddegiro,con sucuadradoyconsutercerapotenciarespectivamente.Asimismo,parauna velocidaddegiroconstante,Q,Hynovarandirectamenteconeldimetrodel rodete, con su cuadrado y su tercera potencia respectivamente. 5.6. NPSH PARA UNA BOMBA CENTRIFUGA El NPSH (Net Positive Suction Head) o altura neta positiva de aspiracin es el trmino empleado para determinar las caractersticas que se deben dar a la aspiracindelabomba,siendoladiferenciaentrelapresindellquidoa bombear referidoaleje delimpulsor(planodereferencia)ylapresindevapor del lquido a la temperatura de bombeo, referida a metros. Puedeinterpretarsecomolaalturadeequilibriodepresinquenosdice cuntosmetrosdebetenerlaalturadepresinenlalneadeaspiracinpor encimadelapresindevapordellquidoparaquenopuedaproducirsela vaporizacin del mismo, asegurndose as el perfecto trabajo de la bomba. Se puede hablar de dos tipos de NPSH: -NPSH disponible. -NPSH requerido. 12 Desgaste producido por la cavitacin en un rodete de una bomba centrfuga. ElNPSHdisponibleesunaparticularidaddelainstalacinysedefine comolaenergaquetieneunlquidoenlatomadeaspiracindelabomba (independientementedeltipodesta),porencimadelaenergadellquido, debido a su presin de vapor. ElNPSHrequeridoesunacaractersticadelabomba.Sedeterminapor prueba o clculo y es aquella energa necesaria para llenar la parte de aspiracin yvencerlasperdidasporrozamientoyelaumentodevelocidaddesdela conexindeaspiracindelabombahastaelpuntoenqueseaadems energa. El NPSH requerido vara segn el diseo de la bomba, tamao de sta y condicionesdeservicio,siendoundatoafacilitarporelfabricantedelabomba quelodeterminamedianteensayosllevadosacaboconbombas geomtricamentesimilaresquefuncionanavelocidadconstanteycaudal calibrados, pero variando las alturas de aspiracin. 5.7. CAVITACIN Enunabombacentrifugaqueopereconuncaudaldelliquidoelevado,sise aumentalavelocidaddelrodeteseproduce,comosehaindicado,una disminucin de la presin en el eje del mismo, por donde entra el lquido. Siestadisminucinhacequelapresinenesepuntosehagamenorquela presindevapordellquidoenlascondicionesdetemperaturareinantes,se produceunavaporizacinlocaldellquido,conelconsiguienteaumentobrusco del volumen. Lasburbujasdevapor,formadassonlanzadasporlaaccindelafuerza centrifuga hacia la periferia, donde reina una presin mayor, por lo que se produce elefectocontrario,esdecir,secondensandenuevoalestadolquidoconuna 13 simultneayrepentinareduccindevolumen.Estefenmenocaracterizadopor unasbruscasexpansionesycontraccionesdevolumenqueseproducencon ruido,vibracionesychoquesbruscosdellquidocontralaspartesinternasdela bomba,sedenominacavitacinypuedeproducirdaosseriosenloslabesdel rodete, que acaban picndose y rompindose. Lacavitacindeunabombacentrfugaindicaqueestmaldiseadoelrodete paralascondicionesparticularesenqueesttrabajandolabomba,oquela velocidaddebombeo(elcaudaldelquido)esdemasiadoalto.Seevita,pues, disminuyendoelcaudalconvenientemente,oengeneral,haciendoquelacarga total en el punto de aspiracin de la bomba sea suficiente para que la presin en su interior no pueda disminuir por debajo de la presin de vapor del lquido a esa temperatura,Esdecir,quelasumadelascargasdepresinyvelocidadenel punto de aspiracin sea mayor que la carga equivalente a la presin de vapor.Medios Para Evitar O Reducir La Cavitacin -Tenerunconocimientocompletodelascaractersticasdelfenmenoenla bomba. -Conocimiento de las condiciones de succin existentes en el sistema. -Lascondicionespuedenmejorar,eligiendountubodesuccindemayor dimetro,reduciendosulongitudyeliminandocostos,ascomotodoaquello que pueda ocasionar prdidas de carga. -Unarevisincompletadetodaslasseccionesdelacabezadesuccin, impulsoraycarcasapordondevaapasarellquido,cuidandodequeno existan obstrucciones. 5.8CARGA TOTAL: (H) Es la energa absorbida por el lquido; es la que necesita para vencer la altura esttica total ms las perdidas en las tuberas y accesorios del sistema.Para el esquema utilizado, haciendo un balance de energa entre el vacumetro de succin (punto 1) y el manmetro descarga (punto 2) adems tomando como punto de referencia la altura de la bomba, se tiene: Como Z1 = 0: 2gVZP h h2gVZP 111f222w + + = + + + + 14 f1 221 2w h2gV - VZP - P h - H +||.|

\|+ +||.|

\|= = Donde: H: Carga total (m) P1 : presin absoluta de succin (kgf/m2) P2 : presin absoluta de descarga (kgf/m2) Z2: altura hacia el punto 2 (m) V1 : velocidad de succin (m/s) V2: velocidad de descarga (m/s) :peso especfico del fludo (kgf/m3)g: aceleracin de la gravedad (m/s2) 5.9 CARGA ESTTICA DE DESCARGA Es la distancia vertical, en metros, del eje central de la bomba al punto de entrega libre del lquido. 5.10 CARGA ESTTICA DE SUCCIN Es la distancia vertical, en metros, del nivel de suministro del lquido al eje central delabomba,encontrndoselabombaarribadelniveldesuministro.Las distanciashorizontalesnoseconsiderancomopartedelaelevacindesuccin esttica, por lo que respecta a elevacin 5.11 CARGA DE FRICCIN Se mide en metros de lquido, y es la columna equivalente necesaria para vencer laresistenciadelastuberas,vlvulasyaditamentosdelsistemadebombeo.La columna de friccin existe tanto en el extremo de succin como el de descarga de una bomba, y vara con la velocidad del lquido, tamao del tubo, condicin interior del tubo, tipo de tubo y naturaleza del lquido que se maneja.Laresistenciadelosaditamentosdelostubosgeneralmenteseexpresaen funcindelalongitudequivalentedetuborectodelamismadimensindel accesorio. .gvDLf hD f22 = 15 5.12 CARGA DE VELOCIDAD Unlquidoquesemueveenuntuboacualquiervelocidad,poseeunaenerga cinticadebidoasumovimiento.Lacolumnadevelocidadesladistanciade cada necesaria para que un lquido adquiera una velocidad dada, y viene dada en la formula: gvhr22= Donde: hr: es la columna de velocidad, m de fluido. v: es la velocidad del lquido, m/s. g: aceleracin debida a la gravedad, igual a 9.8m/s2 Ntese que la velocidad del lquido en el punto que se considera debe substituirse en esta relacin por la columna de velocidad. 5.13CARGA NETA DE LA BOMBA Para un sistema particular, una bomba slo puede operar en un punto, y en ste la curva de carga H vs. Q del sistema intercepta a la curva H vs. Q de la bomba, segn el balance de Bernoulli. w fh h zgv Pzgv P+ + + + = + +22 211 12 2 f wh zgv PH h + A +A+A= = 22 5.14 POTENCIA REAL : (BHP) Es la potencia necesaria para vencer todas las perdidas y proporcionar al fluido la energa deseada. Estas prdidas incluyen rozamiento originado por el paso del fluido turbulencia y rozamiento mecnico. Donde cos() = 0.8 1000) cos() (u =V IKw BHP16 5.15 POTENCIA UTIL: (HPH) Es la potencia necesaria para impulsar el caudal Q a una altura H.HPH = Q **H Donde: HPH: ( Kw) Q: caudal (m3/s)

3) H: carga hidrosttica (m) Factor de conversin a Kw: 0.009807 5.16 EFICIENCIA DE BOMBA(): Es la relacin entre la potencia til y la potencia al freno. ) ( Re) (Mecnica cibida PotenciaHidrulica Entregada Potencia= qBHPHPH= q 17 6.Detalles experimentales A.Materiales-Sistema de bombeo o banco de prueba. -Tablerodeencendidodelabombadondesepuedetomarmedidasdepotencia, intensidad y voltaje. En el caso de la intensidad se usa un factor de correccin de 30 para la lecturas tomadas y de 440 para las lecturas de potencias. -Uncronometroconelcualsetomalostiemposdellenadodeltanquededescarga los cuales nos sirven para calcular en caudal. -Un Termmetro para medir la temperatura del fluido( agua). -Unawinchaparamedirlaslongitudesdelastuberasydimensionesdelostanque de descarga. B.Detalles del Equipo -BombacentrfugamonoblockmonofsicamarcaHIDROSTALmodelo32-125con unapotenciade0.5Hp,cuyafrecuenciaes60Hzyde3450RPM,aplicablepara 50/60 ciclos y corriente de 115A/220 V. -Vacumetro, en unidades de pulgadas de Mercurio. -Manmetro de reloj en unidades de psi. -Tuberade acero galvanizado de 2 pulg. y 1 pulg. de dimetro nominal. -Una vlvula de succin (vlvula de compuerta) -Una vlvula de descarga (vlvula globo) -Tanque de descarga con tubo medidor de nivel -Tanque de suministro de agua -Accesorios( 2 codos de 90, unin T) C.Procedimiento Experimental 1.Primeroseprocedeaencenderlaelectrobomba.Paraellosedebemantener completamenteabiertalavlvuladeltanquededescarga;asicomolavlvulade succin y descarga de la bomba, verificando que la tubera de succin este llena de lquido (cebado), entonces seprocede al encendido de la electrobomba. 2.Sedeberealizarmedicionesdelosparmetrosdelsistemadebombeocomo longitudes de las tuberas, del tanque de descarga y de la temperatura del fluido, en este caso agua lquida, que ayuden a realizar los clculos. 3.Las mediciones se toman de dos formas: a.Prueba N1: Manteniendo fijo el caudal de succin (vlvula de succin abierta) y variando la abertura de la vlvula de descarga b.PruebaN2:Manteniendofijalapresindedescarga(manmetro7psi)y variando la abertura de la vlvula de succin18 4.ParalaPruebaN1seprocededelasiguienteforma:Semantieneabiertala vlvula de succin y se realizan 7 corridas de pruebas cada una de ellas variando la aberturadelaaberturadelavlvuladedescarga,asparalaprimeracorridase empiezaconlavlvuladedescargatotalmenteabiertayluegoparalasdems corridassevacerrandoligeramentelallavedelavlvuladedescarga,evitandoel cierrecompletodelavalvula.Paracadacorridasedebenefectuarlaslecturasde potencia, intensidad y voltaje en el tablero de encendido de la bomba. 5.Paradeterminarelcaudaldecadacorridaseprocededelasiguienteforma:Se verifica que el tanque de descarga este casi vaco, luego se procede a cerrar la llave del tanque de descarga e inmediatamente se hacen lecturas detiempos de llenado deltanqueenintervalosdealturadeltanqueconstantes.Porejemplo,serealizan medidasdeltiempoenquetardaenllenarseeltanquecada4cm,Setomanlos tiempos para varios intervalos y luego se calcula el valor promedio.6.Para la Prueba N2se procede de la siguiente forma: Se realizan 7 corridas cada en cada una deellas se busca mantenerconstante lapresin de descarga en 7psiy sevarialaaberturadelavlvuladesuccinempezandocompletamenteabiertay luego en cada corrida ir cerrando ligeramente hasta que el vacumetro de la lnea de succinmarqueunmximode15plgHg.Paradeterminarelcaudalseprocede como en el paso 5. D 19 7. Resultados Qprom ( m3/s) Hcaracterstica (m) Hsistema (m) NPSHdisponibleNPSHrequeridoBPH (kW) HPH (kW) % Primera serie 0,0035646,716,049,481,580,76540,234130,59 0,0033947,035,629,521,520,76540,233630,51 0,0032407,345,259,561,480,76540,232830,41 0,0030997,554,939,591,430,76540,229129,93 0,0030997,794,939,591,430,76540,236330,87 0,0029708,764,659,611,390,76540,254533,25 0,0024589,983,659,711,230,68890,240234,87 0,00158412,302,349,840,920,62770,190830,39 Segunda serie 0,0035647,796,049,481,580,75010,271636,21 0,0030997,804,939,591,430,75010,236631,55 0,0029707,984,659,611,390,73990,231931,34 0,0027428,134,189,661,320,73480,218229,70 0,0026408,663,999,681,290,71440,223831,33 0,0022289,273,269,751,150,66340,202230,47 0,0020379,582,969,771,080,64810,191129,48 0,00137110,182,119,860,830,59190,136623,08 20 8. Discusin de resultados -De las grafica 01, Carga total ( H ) vs. Caudal ( Q ), se observa una disminucin de la carga conforme se incrementa el caudal, esto debido a que la carga posee una relacin directa con la presin (AP), entonces, a medida que disminuye el caudal, AP se incrementa, y por ende tambin lo har la carga. As mismo tambin se observa que la contribucin de las perdidas por friccin y la energa cintica son mnimas frente a la variacin de presiones. -De las graficas 05 y 06, Carga Neta de Succin Requerida (NPSH) vs. Caudal (Q), se puede observar que el NPSH requerido es siempre menor que el NPSH disponible, lo que indica que en ningn momento de la experiencia hubo cavitacin. -De las graficas 02 y 03, Potencia (P) vs. Caudal (Q), se observa que la potencia entregada va incrementndose conforme el caudal se incrementa, esto se explica porque al impulsar un mayor caudal, los requerimientos de energa sern mayores, a su vez tambin existe la dispersin de energa (en forma de calor por ejemplo) que hace que la potencia requerida sea mayor que la til y eso tambin se puede apreciar en las graficas mencionadas. - De la graficas 04,Eficiencia (q ) vs. Caudal (Q), se puede apreciar que existe un punto de inflexin en la curva, que representa la eficiencia mxima, el caudal correspondiente es el optimo. Para la primera serie, con abertura de vlvula constante de , la eficiencia es mayor que el de la segunda serie que es a presin constante de salida o descarga, esto se debe a que es ms fcil transportar el fluido si en la succin no hay tanta resistencia (abertura de la valvula). 21 9. Conclusiones -Una bomba centrfuga es un transformador de energa. Recibe energa mecnica, que puede proceder de un motor elctrico y la convierte en energa que un fluido adquiere en forma de presin y de posicin. -El NPSH es la energa que se necesita en la succin de la bomba por arriba de la presin de vapor del lquido a fin de que la bomba entregue una capacidad dada. -El BHP (potencia al freno) es mayor que el HPH (potencia til) ya que no toda potencia suministrada por el motor a la bombaser transformada en energa hidrulica. -La carga neta positiva de succin disponible depende de la carga de 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, el NPSH puede alterarse. La potencia til es proporcional al caudal de operacin. -En el sistema de bombeo o banco de prueba se establece que amayor caudal la altura total de presindisminuye. 22 10.Recomendaciones -Nuncasedebepermitequelapresinencualquiersistemaquemanejelquidos caiga por debajo de la presin de vapor del lquido. -Nosedebeestrangularnuncalasuccindelabombapararegularelcaudal.Tal prcticapuedeoriginarcavitacin.Estrangularladescargaesmssencilloyno causa mayores problemas. -Nodebeoperarlabombaconcaudalesexcesivamentebajosdebidoaque provocara ingreso de aire a la bomba. -Laubicacindelmanmetrodesuccindebeestarporlomenosa10vecesel dimetro interno de la tubera. 23 11.Referencias bibliografa 1.-Mc Cabe, W .L .Operaciones Unitarias en Ingeniera Quimica.7ma.ed.Mexico: Mc GrawHill,2007, pag.215-226.2.- Brown, G .G .Operaciones Bsicas de la Ingeniera Qumica .ed. Nicaragua: Marn S.A, 8595, pag.197-202. 3.-Shames, I. H .Mecnica de Fluidos.3era.ed.Colombia: Mc Graw Hill, 1995, pag.724, 725. 4.- Valiente Antonio, Manual del Ingeniero Qumico, Limusa Noriega Editores, Mxico 1993. Apndice 24 12.Apendice 12.1EJEMPLO DE CALCULOS Todos los clculos se realizaron para la 5ta corrida de la primera serie. 1.- Determinacin del caudal (Q) Ah/t V/t Q = =L = 59.70cm A =L2 = (59.70cm)2 V = L2h = (59.70cm)2(4cm) 4.60s(4cm) (59.70cm)Q2=Q = 3099.21cm3/s = 0.0031m3/s Q=3.10L/s 2.- Determinacin de la potencia de la bomba (H) (2) P2 descarga V2 descarga Z2 = 1,3P1 succin NR:V1 succin 0.24 mZ1 = 0 De la ecuacin de bernoulli *P1 = Presin absoluta en 1 = Patm Pvacuometro Patm = 10.3327mH2O Pvacuometro= 3.2inHg O 1.1051mH100cmO 1mHO 1inHO 2.54cmH760mmHgO 406.8pulgH1cmHg10mmHg1pulgHg2.54cmHg3.2pulgHg2222 2= h (m)t(s) 0.045 0.045 0.044 0.045 0.044 h = 0.04mt = 4.60s f 1 22122 1 2f 1 22122 1 2ww f 222 2121 1h Z Z2gv vP PHh Z Z2gv vP Phh h Z2gvPZ2gvP+ ++=+ ++= + + + + = + +25 Presin absoluta en 1 = 9.2276mH2O *P2=Presin absoluta en 2 =Patm + Pmanometro Patm = 14.696psi Pmanometro= 7.000 psi (manmetro) Presin absoluta en 2 = Patm + P manomtrica = 14.696 + 7 = 21.6967psia O 15.25mH100cm1m1pulg2.54cm14.696psiaO 406.8pulgH21.696psia22= P2=Presin absoluta en 2 =15.2544mH2O * Velocidades: Dimetrosreas (m2) Tubo 2in = 0.0525m 0.002165 Tubo 1 1/2 in = 0.0409m 0.001313 Para un caudal de 0.0031 m3/s: m/s 1 V0.002165m/s 0.0031mVQ/A VV A Q12311 11 14313 . ==== 2.3604m/s V0.001313m/s 0.0031mVQ/A V/V A Q22322 22 2==== * 1.38m Z Z1 2= * Clculo de prdidas por friccin: 2gDL vf h2D f =SerequiereladeterminacindefD (factordefriccin) queesfuncindelnmerode Reynolds y de la rugosidad relativa: 30 . 9429 6Kg/m.s 10 1.0810) m (998.80Kg/ )(0.0525m) (1.4313m/s D vRe331 11== = 36 . 9199 8Kg/m.s 10 1.0810) m (998.80Kg/ )(0.0409m) (2.3604m/s D vRe332 22== = /D1 = 0.0009 /D2 = 0.0012 Del grfico de Moody se obtiene: Df1= 0.0195 Df2=0.0220 26 Para tubo 2 in: 0.0093m)(0.0525m) 2(9.8m/s(0.24m) ) (1.4313m/s0.01952gDL vf hf22121D1 1= = =Para el tubo 1 in: 0.1567m)(0.0409m) 2(9.8m/s(1.205m) ) (2.3604m/s0.02202gDL vf hf22222D2 2= = = 0.1660m 0.1567m 0.0093m hf hf hf2 1= + = + =Remplazando valores en la ecuacin de Bernoulli. ( ) 0.1660 1.389.8 21.4313 2.36049.2276 15.2544 Hh Z Z2gv vP PH2 2f 1 22122 1 2+ ++ =+ ++= H =7.75m 3.- Clculo de la potencia entregada por el motor (BHP): VIcos BHP =Icaja = 150/34.49 A = 4.35A 1000x(0.8) 220Vx4.35ABHP =0.7656kW BHP= 4.- Clculo de la potencia consumidapor el fluido (HPH): QH HPH = = g H2O (170C) = 998.80Kg/m3 = 998.809.80 = 9788.24N/m3 3239788.24N/m O 7.75mH /s 0.0031m HPH =0.2352kW HPH= 5.- Clculo de la eficiencia del motor (n): % 100 =BHPHPHq100%0.7656Kw0.2352Kw = q =30.72% 27 6.- Clculo del NPSH requerido, (Net Positive Suction Head) Conociendo el r.p.m. del motor podemos calcular el NPSH requerido como: NPSH requerido = 0.00125 (Q * n2)0.67 Donde:Q: caudal (m3/s) n = 3450 r.p.m (numero de revoluciones). para el modelo 32 125 0,5 Reemplazando: 0.67 2requerido) 3450 0031 0.00125(0. NPSH =Npshrequerido = 1.4348m 7.- Clculo del NPSH disponible: El NPSH requerido es calculado mediante las grficas caractersticas del fabricante. Z = 22cm h + z = 55.2cm Por definicin: Pv2gcVPNPSH22 2 + = Haciendo un balance de energa entre 1 y 2 hfgcg Z2gcVPgcg Z2gcVP222 2 121 1+ + + = + +Donde: 2gcVPhfgcg Zgcg Z2gcVgh/gc Patm22 2 2 121+ = + ++ Como el punto 1 esta afuera del tubo el rea es infinita y V1=0 2gcVPhfgc)g Z (Zgh/gc Patm22 2 2 1+ = ++ Se multiplica el primer trmino por gc: 28 2gcVPhfgc)g Z (Zgc gh gc Patm22 2 2 1+ = ++ Considerando que Z1 Z2 = -(h+z) 2gcVPhfgcz)g (hgcghPatm22 2+ = + +2gcVPhfgczgPatm22 2succin+ = O tambin:2gVPhf zPatm22 2succin+ = Finalmente obtenemos:Pvhf zPatmNPSHsuccin =Se tiene lo siguiente: 10.3517m9788.24N/m101325N/mPatm32= =2gDL vf hftotal2D succin =Longitudes equivalentes: Longitud Tubera:1.6060mVlvula de compuerta0.4m Codo de 901.4m Vlvula de retencin (tipo liviana) 4.2m (0.0525m) 2(9.80m/s)4.2)m 1.4 0.4 (1.6060 ) (1.4313m/s0.01952gDL vf hf2total2D succin+ + + = =0.2953m hfsuccin = Z =0.22m =Pv=0.20m 9.6364m 0.20)m 0.2953 0.2200 (10.3517Pvhf zPatmNPSHsuccin D= = = NPSHD = 9.6364m 29 1.4313m/s V2.3604m/s Vsucciondescarga==8.- determinacin de la carga neta del sistema (Hsistema) f2succin2descarga succin descargah Z2g) V (V) P (PH + ++=

*Pdescarga = P atm Psuccion= P atm Entonces: Pdescarga Psuccion= 0 * *Z = 1.3330m *Para la tubera de succin: hfsuccion=0.2953m *para la tubera de descarga: 2tuberia22D22total22D2 descarga2gD(L vf2gDL vf hf)accesorios eqL += =L Tubera Limpia= 3.6010mL Equivalente accesorios = L (codo 90 1.5 in) + L (codo 90 1.5 in) + L (Vlvula globo1.5in) L Equivalenteaccesorios = 1.1 + 1.1 + 13.4 = 15.60 m L TotalDescarga= 19.2010m 2.9359m)(0.0409m) 2(9.8m/s(19.2010m) ) (2.3604m/s0.0220 hf22descarga= =3.2312m 2.9359m 0.2953m hf hf hfdescarga succion= + = + =Reemplazando en ecuacin (1) 3.2312 1.33309.8 2) 1.4313 (2.36040 H2 2+ ++ = Hsistema = 4.7439m 30 12.2 GRFICAS Grafica 1.- Curva caracterstica H (m)vs Q (m3/s) para la bomba modelo 32-125-0.5, hp, frecuencia 60 Hzy 3450 RPM. Grafica 2.-Curva caracterstica HPH (Kw) vs Q (m3/s) para la bomba modelo 32-125-0.5, hp, frecuencia 60 Hzy 3450 RPM 024681012140.0000 0.0005 0.0010 0.0015 0.0020 0.0025 0.0030 0.0035 0.0040H (m) Q(m3/s) Series1Series20.000.050.100.150.200.250.300.0000 0.0005 0.0010 0.0015 0.0020 0.0025 0.0030 0.0035 0.0040HPH (KW) Q(m3/s) Series1Series231 Grafico 3.-Curva caracterstica BHP (Kw) vs Q (m3/s) para la bomba modelo 32-125-0.5, hp, frecuencia 60 Hzy 3450 RPM. Grafica 4.-Curva caracterstica (%) vs Q (m3/s) para la bomba modelo 32-125-0.5, hp, frecuencia 60 Hzy 3450 RPM. 0.000.100.200.300.400.500.600.700.800.900.0000 0.0005 0.0010 0.0015 0.0020 0.0025 0.0030 0.0035 0.0040BHP (KW) Q(m3/s) Series1Series205101520253035400.0000 0.0005 0.0010 0.0015 0.0020 0.0025 0.0030 0.0035 0.0040n (%) Q(m3/s) Series1Series232 Grafico 5.- NPSH disponible vs Q (m3/s) para el sistema dado Grafico 6.-Curva caracterstica NPSH reqvs Q (L/s) para la bomba modelo 32-125-0.5, hp, frecuencia 60 Hzy 3450 RPM. 9.459.509.559.609.659.709.759.809.859.900.0000 0.0005 0.0010 0.0015 0.0020 0.0025 0.0030 0.0035 0.0040NPSHD (m) Q(m3/s) Series1Series20.000.200.400.600.801.001.201.401.601.800.0000 0.0005 0.0010 0.0015 0.0020 0.0025 0.0030 0.0035 0.0040NPSHR (m) Q(m3/s) Series1Series233 Grafica 7.- Curva caracterstica del sistema H (m)vs Q (m3/s) para la bomba modelo 32-125-0.5, hp, frecuencia 60 Hzy 3450 RPM.

024681012140.0000 0.0005 0.0010 0.0015 0.0020 0.0025 0.0030 0.0035 0.0040Hsistema (m) Q (m3/s) Series4Series1Series2Series334 12.3TABULACION DE DATOS EXPERIMENTALES TABLA N 1 CONDICIONES DE LABORATORIO Presin atmosfrica (mmHg)Temperatura (C) 75617 TABLA N2 CARACTERSTICAS DE LA BOMBA CENTRFUGA MarcaHidrostal Tipo32-125-0.5 Potencia (hp)0.5 Frecuencia (Hz)60 Velocidad (rpm)3450 TABLA N3 SUCCIONDESCARGA Dimetro nominal cdula 4021 Dimetro interno (m)0.052500.04089 Rugosidad relativa0.000880.0012 Longitud (m)160.603.60 MaterialHierro forjadoHierro forjado TABLA N4 CARACTERSTICAS DEL TANQUE DE DESCARGA Largo (m)0.57 Ancho (m)0.57 rea (m2)0.3249 Altura de medicin (m)0.04 35 TABLA N 5 PROPIEDADES DEL AGUAA 17C Presin de vapor (kgf/m2)196.4 Viscosidad (kg/m-s)0,001081 Densidad (kg/m3)998,8 Peso Especfico (kgf/m3)9798,228 TABLA N6 Longitud (m) Tubera de succin1.6060 Tubera de descarga3.6010 accesoriosLeq (m) Codo de 900 2``1.4 Dodo de 900 1.5``1.1 Vlvula de retencin 2``4.2 Vlvula de compuerta 2``0.4 Vlvula de globo 1.5``13.4 36 TABLA N 7: Primera serie(presin de descarga entre 5 psi a 15 psi en el manmetro)Presin de succin (pulgHg) Presin de descarga (psi) Tiempo promedio (S) Intensidad (A) Potencia (kw)Voltaje(V)Q (m3/S) 3.85.04.04.34914402203.2510-3 3.85.54.24.34914402203.0910-3 3.86.04.44.34914402202.9510-3 3.56.54.64.34914302202.8310-3 3.27.04.64.34914202202.8310-3 3.08.54.84.34914002202.7110-3 2.210.85.83.91423702202.2410-3 1.814.59.03.56633152201.4410-3 TABLA N 8: Segunda serie (presin de descarga constante de 7psi Presin de succin (pulgHg) Presin de descarga (psi) Tiempo promedio(S) Intensidad(A) Potencia(kw)Voltaje(V)Q(m3/S) 2.874.04.264402203.2510-3 3.274.64.264202202.8310-3 3.874.84.204102202.7110-3 4.475.24.184002202.5010-3 6.075.44.063802204.2110-3 8.076.43.773502202.0310-3 9.077.03.683252201.8610-3 11710.43.362802201.2510-3 37 11.4 TABLAS PARA GRAFICAR TABLA N 1: Valores para graficar la curva de la bomba. (H vs Q) TABLA N 2: Valores para graficar HPH vs Q. Primera serieSegunda serie Q (m3/s)H (m) Q (m3/s)H (m) 0,0035646,710,0035647,79 0,0033947,030,0030997,80 0,0032407,340,0029707,98 0,0030997,550,0027428,13 0,0030997,790,0026408,66 0,0029708,760,0022289,27 0,0024589,980,0020379,58 0,00158412,300,00137110,18 Primera serieSegunda serie Q (m3/s)HPH (KW) Q (m3/s)HPH(KW) 0,0035640,23410,0035640,2716 0,0033940,23360,0030990,2366 0,0032400,23280,0029700,2319 0,0030990,22910,0027420,2182 0,0030990,23630,0026400,2238 0,0029700,25450,0022280,2022 0,0024580,24020,0020370,1911 0,0015840,19080,0013710,1366 38 TABLA N 3: Valores para graficar BHP vs Q. TABLA N 4: Valores para graficar n vs Q. Primera serieSegunda serie Q (m3/s)BHP (KW) Q (m3/s)BHP(KW) 0,0035640,76540,0035640,7501 0,0033940,76540,0030990,7501 0,0032400,76540,0029700,7399 0,0030990,76540,0027420,7348 0,0030990,76540,0026400,7144 0,0029700,76540,0022280,6634 0,0024580,68890,0020370,6481 0,0015840,62770,0013710,5919 Primera serieSegunda serie Q (m3/s)n (%) Q (m3/s)n (%) 0,00356430,590,00356436,21 0,00339430,510,00309931,55 0,00324030,410,00297031,34 0,00309929,930,00274229,70 0,00309930,870,00264031,33 0,00297033,250,00222830,47 0,00245834,870,00203729,48 0,00158430,390,00137123,08 39 TABLAN 5: Valores para graficar NPSHD vs Q. TABLA N 6: Valores para graficar NPSHR vs Q. Primera serieSegunda serie Q (m3/s)NPSHD (m) Q (m3/s)NPSHD (m) 0,0035649,480,0035649,48 0,0033949,520,0030999,59 0,0032409,560,0029709,61 0,0030999,590,0027429,66 0,0030999,590,0026409,68 0,0029709,610,0022289,75 0,0024589,710,0020379,77 0,0015849,840,0013719,86 Primera serieSegunda serie Q (m3/s)NPSHR (m) Q (m3/s)NPSHR (m) 0,0035641,580,0035641,58 0,0033941,520,0030991,43 0,0032401,480,0029701,39 0,0030991,430,0027421,32 0,0030991,430,0026401,29 0,0029701,390,0022281,15 0,0024581,230,0020371,08 0,0015840,920,0013710,83 40 TABLA N 7: Valores para graficar Hsistema vs Q. Primera serieSegunda serie Q (m3/s)Hsistema (m) Q (m3/s)Hsistema (m) 0,0035646,040,0035646,04 0,0033945,620,0030994,93 0,0032405,250,0029704,65 0,0030994,930,0027424,18 0,0030994,930,0026403,99 0,0029704,650,0022283,26 0,0024583,650,0020372,96 0,0015842,340,0013712,11 41 UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Per, decana de Amrica) FACULTAD DE QUMICA E INGENIERA QUMICA E.A.P DE INGENIERA QUMICA (0.72) DEPARTAMENTO ACADMICO DE OPERACIONES UNITARIAS Laboratorio de ingeniera qumica I TITULO DE LA PRCTICA:-Determinacin de la curva caracterstica de la Bomba centrifuga Hidrostal de 3450rpm tipo 32-125-0.5 PROFESOR: -Ing. Eustedio Tefilo Meneses Sols ALUMNOS: -Reynaldi Jimenez, Cristian06070113 -Saccsa tacas, Cesar 07070094 -xxxx, yonathan 06070 TURNO: -Lunes de 8:00am-2:00pm FECHA DE REALIZACIN: 29/08/2011 FECHA DE ENTREGA: 02/09/2011