Informe final

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pág. 1

INFORME FINAL: BOMBA CENTRÍFUGA

Kevin A. Blanco (2112504) Karen Y. Medina (2120866) Jenny A. Pinzón (2123709) Juan D. Sepúlveda (2114005)

Universidad industrial de Santander

Facultad de ingenierías fisicoquímicas

Escuela de ingeniería química

Laboratorio de procesos I

Realizado: 20 de Noviembre de 2015 Entregado: 18 de Marzo del 2016

RESUMEN: Se le indico a cada grupo que realizarán tres variaciones en el reóstato, el grupo número 1 y 5 se les asigno de

40, 30 y 25 voltios el grupo número 3 y 4 se le dio la indicación con valores de 20,25 y 30 con los cuales pudieron medir las

revoluciones por minuto con ayuda de un tacómetro. Se trabajó primero con el reóstato en 40 voltios y de 30 según las

indicaciones, luego se puso a variar la posición de la válvula 6 veces para dar paso al flujo y medir el caudal, se midió con la

ayuda de un recipiente, una probeta y un cronómetro y se decidió dar la información de estos datos. En cada variación de la

válvula se midió la caída de presión en la carga, descarga y tubería. Luego se repitió el mismo procedimiento para los otros

dos valores determinados al inicio de la práctica para el reóstato. Para terminar la práctica se verifico que el reóstato este en

cero y el accionado de flujo este apagado.

Palabras Clave: Bomba centrífuga, presión, caudal

1. INTRODUCCIÓN

Los conocimientos adquiridos durante el estudio teórico-

práctico de la mecánica de fluidos y los fenómenos de

transporte, son parte de la base de un Ingeniero Químico.

Es importante que éste, sepa con claridad que quipo o

dispositivo debe usar para que el proceso funcione

correctamente. El transporte de fluidos de un sitio a otra

con energía extra, generalmente es realizado mediante una

bomba centrífuga. Este dispositivo, se caracteriza por su

bajo costo, además, su funcionamiento consiste en

compensar la altura que se pierde y suplir las perdidas por

fricción y accesorios que presente la tubería por la cual se

transporta el fluido.

2. MARCO TEÓRICO

2.1 Bomba centrífuga

La bomba centrífuga, es siempre rotativa y es un tipo de

bomba hidráulica que transforma la energía mecánica de

un impulsor. Ésta bomba es la más utilizada en la industria

química para la transferencia de líquidos de todo tipo, así

como de los servicios generales de abastecimiento de

agua, alimentación de calderas, de retorno de condensado,

etc. [1]

Es una máquina que consiste de un conjunto de paletas

rotatorias (rodete) encerradas dentro de una caja o coraza.

Las paletas imparten energía al fluido por la fuerza de esta

misma acción. Ésta máquina incrementa la energía de

velocidad del fluido mediante un elemento rotante,

aprovechando la acción de la fuerza centrífuga, y

transformándola a energía potencial a consecuencia del

cambio de sección transversal por donde circula el fluido

en la parte estática, llamada difusor [2].

Fig.1. Bomba centrífuga [1]

2.1.1 Principios de la bomba centrífuga

Los tres principios fundamentales para describir el

comportamiento de los fluidos que van a pasar por

la bomba son:

Ecuación de continuidad

Informe final 27542

pág. 2

Expresa de manera matemática la ley de

conservación de la masa para mecánica de fluidos

[7]: 𝜕𝜌

𝜕𝑡+ ∇ ∙ (𝜌𝑣) = 0

Donde 𝜕𝜌

𝜕𝑡, es el cambio de la densidad con respecto

al tiempo y (𝜌 𝑣) es la densidad por la velocidad en

todas las dimensiones.

O bien sea en forma ya integrada el cual describe

básicamente el que no se pierde masa en el trayecto

de una tubería:

𝑚1 = 𝑚2

𝜌1𝑣1𝐴1 = 𝜌2 𝑣2𝐴2

Principio de Bernoulli

Este segundo principio involucra la conservación

de la energía, el cual representa cómo cambian

respectivas propiedades del fluido mientras está en

movimiento; la formulación matemática de este

principio es la siguiente:

Fig.2. Tubería de diferentes diámetros mostrando

las consideraciones del principio de Bernoulli [3].

𝑉2 𝜌

2+ 𝑃 + 𝜌𝑔𝑧 = 𝑐𝑡𝑒

Dónde V es velocidad del fluido; 𝜌 es densidad del

fluido; P es presión a lo largo de la línea de

corriente; g es gravedad; z es Altura.

Estos dos principios dan la explicación del tercer

principio que hay que tener claro para entrar en las

bombas centrífugas.

Efecto Venturi

Expresa que si dentro de un conducto cerrado está

en movimiento un fluido y se presenta un cambio

en la sección transversal obligatoriamente se

presenta un cambio tanto en la velocidad del fluido

y en la presión que experimenta ese punto

(teniendo en cuenta que las características

fisicoquímicas estarán constantes en todo

momento) [7]. Esto se puede comprobar

experimentalmente con el tubo de Venturi:

Fig.3. Conducto que muestra las consideraciones

del efecto Venturi [4].

2.2 Cavitación

Las bombas centrífugas funcionan con normalidad

si la presión absoluta a la entrada del rodete no está

por debajo de un determinado valor; cuando el

líquido a bombear se mueve en una región donde la

presión es menor que su presión de vapor, vaporiza

en forma de burbujas, las cuales son arrastradas

junto con el líquido hasta una región donde se

alcanza una presión más elevada y allí desaparecen;

a este fenómeno se le conoce como cavitación [8].

Si a la entrada del rodete la presión es inferior a la

presión parcial del vapor Pv se forman las burbujas

de vapor las cuales: disminuyen el espacio

utilizable para el paso del líquido y perturban la

continuidad del flujo debido al desprendimiento de

gases y vapores disueltos, disminuyendo el caudal,

la altura manométrica y el rendimiento de la

bomba. En su recorrido dañan los conductos de

paso del líquido en el tubo de aspiración y llegan a

una zona en el rodete, de presión superior a la

presión de vapor, en la que, instantáneamente, toda

la fase de vapor pasa a líquido, de forma que el

volumen de las burbujas pasa a ser ocupado por el

líquido, en forma violenta, que se acompaña de

ruidos y vibraciones, lo cual se traduce en un

golpeteo sobre los álabes, que se transmite al eje,

cojinetes, cierres mecánicos [8].

2.3 Funcionamiento

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

del rodete y el fluido gana energía a medida que las

paletas del rodete lo transportan hacia fuera en

dirección radial. Esta aceleración produce un

apreciable aumento de energía de presión y

cinética, lo cual es debido a la forma de caracol de

la voluta para generar un incremento gradual en el

área de flujo de tal manera que la energía cinética a

la salida del rodete se convierte en cabeza de

presión a la salida[2].

Informe final 27542

pág. 3

Fig. 4. Diagrama esquemático de una bomba

centrífuga [5].

Fig. 5. Difusor de a) voluta y b) turbina [1].

2.4 Curvas características

El comportamiento hidráulico de una bomba viene

especificado en sus curvas características que

representan una relación entre los distintos valores

del caudal proporcionado por la misma con otros

parámetros como la altura manométrica, el

rendimiento hidráulico, la potencia requerida y la

altura de aspiración, que están en función del

tamaño, diseño y construcción de la bomba. Estas

curvas, obtenidas experimentalmente en un banco

de pruebas, son proporcionadas por los fabricantes

a una velocidad de rotación determinada (N).

Se representan gráficamente, colocando en el eje de

abscisas los caudales y en el eje de ordenadas las

alturas, rendimientos, potencias y alturas de

aspiración [9].

2.4.1 Altura manométrica - Caudal

La altura manométrica de una bomba es una

magnitud, expresable también como presión, que

permite valorar la energía suministrada al fluido, es

decir, se trata de la caída de presión que debe de

vencer la bomba para que el fluido circule según

condiciones de diseño.

2.4.2 Rendimiento - caudal

El rendimiento de la bomba o rendimiento global

es la relación entre la potencia útil o hidráulica y la

potencia al freno. El rendimiento es nulo para un

caudal nulo y para un caudal máximo. Entre ambos

el rendimiento varía, alcanzando el máximo en un

punto correspondiente a un cierto caudal, llamado

caudal nominal de la bomba, que es aquel para el

cual ha sido diseñada la bomba [2].

2.4.3 Potencia-caudal

La potencia absorbida depende de las

características de trabajo, del caudal y de la altura

manométrica de la bomba. Es la potencia que

consume la propia bomba para accionar el eje.

Viene determinada por la fórmula:

P = potencia bomba (w)

= peso específico (N/m3)

Q = caudal (m3/s)

H = altura manométrica total (m)

= rendimiento de la bomba

2.4.4 NPSH-Caudal

El NPSH (Net Positive Suction Head, o altura neta

positiva en la aspiración) es la presión mínima que

debe haber en la entrada de la bomba para evitar

fenómenos de cavitación.

Fig.5. Curvas características de una bomba

[10].

2.5 Selección de la bomba a utilizar

Para la selección de la bomba centrifuga se deben tener

ciertos criterios en cuenta los principales son los siguientes

[6]:

1. Naturaleza del líquido a bombear.

Informe final

27542

pág. 4

2. Capacidad requerida (flujo volumétrico).

3. Condiciones de lado de succión.

4. Condiciones del lado de descarga.

5. Carga total sobre la bomba.

6. Tipo de sistema donde la bomba impulsa el

fluido.

7. Tipo de fuente de potencia.

8. Limitaciones de espacio, peso y posición.

9. Condiciones ambientales.

10. Costo de adquisición e instalación.

11. Costos de operación de la bomba.

2.6 Ecuaciones utilizadas

(1) Caudal teórico

𝑄𝑡𝑒𝑜 = 𝐴 (2 ∗ 𝐺 ∗ ∆𝐻 (1 −

𝜌ℎ𝑔𝜌ℎ2𝑜)

(𝑑𝑣𝐷𝑡)

4

− 1

)

0.5

(2) Caudal experimental

𝑄𝑒𝑥𝑝 =𝑣

𝑡

(3) Potencia ganada

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑎 = 𝑄 ∗ (𝑃𝑑 − 𝑃𝑠)

(4)Potencia de eje

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑗𝑒 = 2𝜋𝐿𝑓𝑤

(5) Eficiencia de la bomba

𝑛 =𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑎

𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑞𝑢𝑒 𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎 𝑒𝑙 𝑒𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎

(6) Altura neta positiva de aspiración (NPSH)

𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑 =𝑃𝑠 − 𝑃𝑣

𝑔 ∗ 𝜌𝐻2𝑂− ℎ𝑓 − 𝐻

Ps = Presión de succión, Pa

Pv = presión de vapor del agua, Pa

Hf = perdidas por fricción, m

H = cabeza de la bomba, m

(7) NPSH requerido

𝑁𝑃𝑆𝐻𝑟 =𝑃𝑎𝑡𝑚 − 𝑃𝑣

𝑔 ∗ 𝜌𝐻2𝑂− 𝐻

Verificar laposición de lavàlvula de entrada

Calibrar eldinamómetro yverificar que losreostato seencuentren enposicion 0

Encender el motor

Girar ambosreostatossimultaneamentehasta 40 voltios

Medir lasrevoluciones porminuto con ayudade un rotámetro

Mover la válvula desalida de la bomba

Medir la caida depresión de la carga,descarga y la tubería

Mover la posicón dela válvula cinco vecesmàs y realizar lasmismas mediciones

Mover la posición delos reostatossimultaneamente a laposcion indicada acada grupo

Realizar lasmediciones de lapresión de carga,descarga y de latubería para 6posicionesdiferentes de lavalvula

Informe final

27542

pág. 5

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Datos del tanque

TABLA 2. Datos de la sustancia utilizada y de la

tubería

Fig. 6 Sistema de bombeo

Figura 7: Curva de la resistencia que ofrece el sistema

Las curvas de la resistencia del sistema se hicieron en base

a un balance de Bernoulli entre los puntos 1 y 2 que se

pueden visualizar en la figura 6 del sistema de bombeo,

teniendo en cuenta las pérdidas primarias o perdidas por

fricción que hay a lo largo de la tubería, la diferencia de

altura, y la caída de presión. El factor de fricción se

determinó con la ecuación de Colebrook.

Se puede hallar el caudal con la medición del delta de

alturas en el Venturi por medio de la curva de calibración:

𝑄 = 0,0138 ∗ (𝛥𝐻) 4 − 0,403 ∗ (𝛥𝐻) 3 + 0,3927∗ (𝛥𝐻) 2 + 94,826 ∗ (𝛥𝐻) + 152,61

Donde diferencia de alturas está en centímetros y el

caudal en mililitros por segundo

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 0,0005 0,001 0,0015

H [

m]

Caudal [m^3/s]

Curva de Resistencia del sistema

R=25%

R=30%

R=40%

Polinómica(R=25%)

Polinómica(R=30%)

Polinómica(R=40%)

Datos de sustancias y la tubería.

Área del Venturi metro 0,000176715 m2

Densidad del agua 1000 Kg/m3

Densidad del mercurio 13579 Kg/m3

Diámetro del tubo 0,0254 m

Área T del tubo 0,000506707 m2

Diámetro del Venturi 0,015 m

Presión en

Bucaramanga 90422 Pa

Gravedad 9,8 m/s2

Informe final

27542

pág. 6

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15

Caudal (m^3/s)

Reostato en 30%

H

NPSHrequerido

NPSHdisponible

Eficiencia

ΔP (Pa) H NPSH POTENCIA (W) %𝒏 % R V Q (m^3/s)

(*10^-3) ΔP NPSHr NPSHd P eje P fluido

40

1 1.3859 14904,36 3.8 3.87 7.56 199.93 20.66 10.33

2 1.2286 28211,82 4.1 3.24 6.03 199.93 34.66 17.34

3 1.1096 38857,78 4.4 2.65 4.98 199.93 43.11 21.57

4 0.9051 55225,96 5.0 1.72 3.41 199.93 49.99 25.00

5 0.7281 69731,09 5.6 0.75 2.29 199.93 50.82 25.42

6 0.3333 82905,47 6.2 0.16 0.059 199.93 27.64 13.82

30

1 1.5670 1596,90 2.64 5.10 4.79 156.93 1.85 1.18

2 1.0994 5589,13 2.82 4.80 3.96 156.93 6.14 3.92

3 1.0324 25417,24 4.58 4.50 3.36 156.93 26.24 16.72

4 0.9428 31937,91 4.93 3.90 2.44 156.93 30.11 19.19

5 0.7942 38591,63 5.41 3.30 1.64 156.93 33.94 21.63

6 0.7480 45511,51 5.75 2.70 0.73 156.93 34.35 21.89

25

1 1.0869 15303,60 3.8 6.26 5.38 147.51 16.63 11.28

2 0.9817 22622,60 4.1 6.09 4.89 147.51 22.21 15.06

3 0.8980 28078,70 4.4 4.32 4.35 147.51 25.23 17.10

4 0.5480 38591,60 5.0 3.97 3.68 147.51 29.13 19.75

5 0.6054 47507,60 5.6 3.50 3.23 147.51 28.76 19.50

6 0.3795 56956,00 6.2 3.15 2.44 147.51 21.62 14.66

Tabla 3: Grupo 1: Altura del agua=53cm. Fuerza del brazo= 0.4688 lbf (40%), 0.4219 lbf (30%), 0.4188 lbf (25%).

Podemos observar porcentajes de eficiencias bajos para

los distintos caudales dados, esto se debe a que el fluido

no gana toda la potencia que aplica el motor de la bomba.

Con respecto a la cabeza de succión positiva (NSPH)

podemos decir que la bomba no cavitó. Nota: los caudales

están en una escala de (*10-3) metros cúbicos por segundo.

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15Caudal (m^3/s)

Reostato en 40%H

NSHPrequerido

NPSHdisponible

Eficiencia

0

5

10

15

20

25

0 2 4 6 8

Caudal (m^3/s)

Reostato en 25%H

NSPHrequeridoNSPHdisponible

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pág. 7

ΔP (Pa) H NPSH POTENCIA (W) %𝒏

% R V Q (m3/s)

*(10-3)

ΔP NPSHr NPSHd P eje P

fluido

40

1 1.38 26558 1.668 8.9 4.4 201.01 21.30 10.6

2 1.32 24206 2.375 8.5 4.5 201.01 29.55 14.7

3 1.30 23324 2.728 8.9 4.8 201.01 33.57 16.7

4 1.24 21462 3.504 8.8 5.3 201.01 41.61 20.7

5 1.17 19110 4.156 9.2 6.1 201.01 46.85 23.3

6 1.13 19764 4.401 9.5 6.5 201.01 47.64 23.7

30

1 1.10 16856 1.681 9.2 5.2 140.35 17.12 12.2

2 1.05 15386 1.926 9.1 5.8 140.35 18.95 13.5

3 1.04 14994 2.062 9.0 6.2 140.35 20.07 14.3

4 1.03 14602 1.872 8.9 6.8 140.35 17.82 12.7

5 1.02 14406 2.756 9.0 7.0 140.35 16.67 19.0

6 0.80 8918 3.028 8.9 7.2 140.35 23.01 16.4

25

1 1.19 19796 1.722 9.2 5.9 181.30 19.04 10.5

2 1.18 19404 1.844 9.8 6.1 181.30 20.31 11.2

3 1.16 18620 2.021 9.0 6.8 181.30 19.03 12.1

4 1.07 15778 2.647 8.9 6.7 181.30 20.30 14.7

5 0.99 13622 3.068 8.7 7.0 181.30 21.94 16.0

6 0.87 10584 3.640 8.6 7.2 181.30 26.65 16.8

Tabla 4: Grupo 5, Altura del agua: 60 cm. Fuerza del brazo= 0.375 [lbf] (40%), 0.53125 [lbf] (30%), 1/2 [lbf] (25%)

Podemos observar que para caudales bajos la eficiencia de

la bomba es más altas que para caudales un más altos, por

lo que lo ideal sería poner a funcionar la bomba a este

caudal, y según la tendencia a menos caudal, más

eficiencia. Con respecto a la cabeza neta de succión

positiva podemos decir que la bomba funciona bien a

temperatura ambiente. Nota: los caudales están en una

escala de (*10-3) metros cúbicos por segundo.

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

1,1 1,2 1,3 1,4

Caudal (m^3/s)

Reostato en 40%H

NPSHrequerido

NPSHdisponible

Eficiencia

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

0,8 0,9 1 1,1 1,2

Título del eje

Reostato en 30%

H

NPSHrequerido

NSPHdisponible

Eficiencia

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

0,85 0,95 1,05 1,15 1,25Caudal (m^3/s)

Reostato en 25%

H

NPSHrequerido

NPSHdisponible

Eficiencia

Informe final

27542

pág. 8

ΔP (Pa) H NPSH POTENCIA (W) %𝒏

% R V Q [m3/s]

*(10-3)

ΔP NPSHr NPSHd P eje P fluido

30

1 1.134 14307,42 3.2 6.2 7.2 545 30 5.5

2 1.246 25219,50 2.5 6.5 7.6 545 28 5.3

3 1.245 29642,47 2.2 6.9 7.5 545 26 4.8

4 1.342 33767,77 1.9 7.0 7.3 545 25 4.5

5 1.243 42254,55 1.8 7.1 7.5 545 26 4.5

6 1.24 44116,04 1.6 7.2 7.6 545 26 4.3

25

1 1.10 13307,42 1.9 7.3 7.6 571 24 4.2

2 1.12 24219,50 1.8 7.2 7.3 571 20 3.2

3 1.34 29542,47 1.7 7.1 7.4 571 21 3.3

4 1.34 33667,77 1.7 7.1 7.5 571 22 3.3

5 1.35 40454,55 1.7 7.2 7.3 571 23 3.1

6 1.36 43116,04 1.6 7.3 7.4 571 24 3.5

20

1 1.028 13573,60 1,47 7,45 7,60 481,98 13,966 2,89

2 1.026 13706,68 1,49 7,43 7,59 481,98 14,069 2,91

3 1.024 13573,60 1,47 7,45 7,61 481,98 13,933 2,89

4 1.019 14105,90 1,53 7,39 7,56 481,98 14,378 2,98

5 0.969 14771,27 1,60 7,33 7,50 481,98 14,314 2,96

6 0.958 15702,80 1,69 7,23 7,42 481,98 15,047 3,1219

Tabla 5: Grupo 3: Altura del agua= 43cm; Fuerza del brazo= 0.438lbf (30%), 0.4119 lbf (25%), 7/32 lbf (20%).

Podemos observar que la bomba trabaja con eficiencias

muy bajitas, pero igualmente el fluido gana más potencia

cuando son caudales bajos. En el reóstato al 20%

deberíamos calcular errores del cálculo del NPSH puesto

que tendríamos problemas de cavitación que sabemos que

no pueden ser posibles con agua a temperatura ambiente.

Nota: los caudales están en una escala de (*10-3) metros

cúbicos por segundo.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

1,10 1,15 1,20 1,25 1,30

Caudal (m^3/s)

Reostato en 30%H

NPSHrequerido

NPSHdisponibleEficiencia

0

1

2

3

4

5

6

7

8

1,05 1,15 1,25 1,35 1,45

Caudal (m^3/s)

Reostato a 25%

H

NPSHdisponible

NPSHrequerido

Eficiencia

012345678

0,94 0,96 0,98 1,00 1,02 1,04

Caudal (m^3/s)

Reostato a 20%

H

NPSHrequerido

NSPHdisponible

Eficiencia

Informe final

27542

pág. 9

ΔP (Pa) H NPSH POTENCIA (W) %𝒏

% R V Q (m3/s)

*(10-3)

ΔP NPSHr NPSHd P eje P fluido

30

1 1.1581 13307,42 1,3579 7,51 7,29 806,31 15,4 1,2

2 1.0240 24219,50 2,4713 6,39 6,12 806,31 24,8 1,95

3 0.9648 29542,47 3,0145 5,84 5,62 806,31 28,5 2,24

4 0,9119 33667,77 3,4354 5,42 5,39 806,31 30,7 2,42

5 0,7365 40454,55 4,1280 4,73 5,04 806,31 29,7 2,34

6 0,5795 43116,04 4,3995 4,46 5,01 806,31 24,9 1,97

25

1 1.0850 14105,86 1,4393 7,42 7,19 1131,3 15,3 1,35

2 1.0240 17698,86 1,8060 7,05 6,81 1131,3 18,1 1,60

3 0,9855 21824,16 2,2269 6,63 6,29 1131,3 21,5 1,90

4 0,9393 25284,09 2,5800 6,28 6,07 1131,3 23,7 2,09

5 0,8475 30340,91 3,0960 5,76 5,80 1131,3 25,7 2,27

6 0,7121 33667,77 3,4354 5,42 5,72 1131,3 23,9 2,12

20

1 1.0170 13307,42 1,3579 7,50 7,26 806,32 13,5 1,67

2 0,9765 20892,64 2,1310 6,73 6,40 806,32 20,4 2,53

3 0,9393 23953,35 2,4442 6,41 6,22 806,32 22,5 2,79

4 0,8597 27945,58 2,8515 6,01 6,01 806,32 24,02 2,98

5 0,7121 31272,43 3,1910 5,67 5,92 806,32 22.76 2,76

6 0,4655 35930,03 3,6663 5,19 5,79 806,32 16,72 2,07

Tabla 6: Grupo 4, Altura del agua= 41cm. Fuerza del brazo= 0.53125 [lbf] (30%), 0.5 [lbf] (25%), 0.375 [lbf] (20%).

Podemos observar porcentajes de eficiencias bajos para

caudales bajos y alcanza un máximo, el cual sería el caudal

óptimo para operar la bomba. Con respecto a la cabeza de

succión positiva (NSPH) podemos decir que la bomba no

cavitó. Nota: los caudales están en una escala de (*10-3)

metros cúbicos por segundo.

0

2

4

6

8

0,5 0,7 0,9 1,1 1,3Caudal (m3/s)

Reostato a 30%H

NPSHrequerido

NPSHdisponible

Eficiencia

0

2

4

6

8

0,70 0,80 0,90 1,00 1,10

Caudal (m3/s)

Reostato a 25%

H

NPSHrequerido

NPSHdisponible

Eficiencia

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0,0 0,5 1,0 1,5Caudal (m3/s

Reostato a 20%

H

NPSHrequerido

NSPHdisponible

Eficiencia

Informe final

27542

pág. 10

ΔP(Pa) H NPSH POTENCIA (w) %𝒏

% R V Q (m3/s) ΔP NPSHr NPSHd P eje P fluido

40

1 0,00123852 19029,61 12,3 10,0158 1,53217 762,3484 20,19117 2,648549

2 0,00116560 15968,90 13,5 10,0158 1,24474 762,3484 16,36012 2,146016

3 0,001127374 23953,36 5,5 10,0158 2,09130 762,3484 23,38302 3,067235

4 0,000936233 32603,18 2 10,0158 3,03456 762,3484 28,63791 3,756538

5 0,000772038 35796,96 0,5 10,0158 3,44917 762,3484 25,66090 3,366033

6 0,00028087 44846,01 0,1 10,016 4,54680 762,3484 10,67760 1,400620

30

1 0,000944316 15037,38 1.3 10,016 1,20183 1155,521 14,20003 1,228885

2 0,000971167 22888,76 1.2 10,016 1,98591 1155,521 22,22881 1,923704

3 0,000631611 26348,69 1.6 10,016 2,52602 1155,521 16,64212 1,440225

4 0,00034083 30873,21 1.3 10,016 3,09549 1155,521 10,52250 0,910628

5 0,000200072 33268,55 0.5 10,016 3,37304 1155,521 6,656094 0,576025

6 0,000162096 33933,92 0.6 10,016 3,44757 1155,521 5,500557 0,476023

25

1 0,001184252 11311,31 3.5 10,0158 0,76976 500,8834 11,58352 2,312618

2 0,00099523 11710,53 3.2 10,0158 0,87884 500,8834 10,74798 2,145806

3 0,000959354 13573,57 2.3 10,0158 1,08415 500,8834 12,11841 2,419408

4 0,000936233 15436,61 3.5 10,0158 1,28478 500,8834 13,50919 2,697072

5 0,000810802 22223,39 2.5 10,0158 2,04206 500,8834 16,87961 3,369968

6 0,000783309 23820,28 3.6 10,0158 2,22010 500,8834 17,40164 3,474190

Tabla 7: Grupo 2 :Altura del agua=43cm. Fuerza del brazo= 0.3437 [lbf] (40%), 0.58823529 [lbf] (30%),

0.2941176 lbf (25%)

Nota: Los caudales están en escala de 1m3/s.

La eficiencia de la bomba dieron muy bajas, esto es debido

a que se manejan posiciones en los reóstatos muy altas, por

lo que el motor aplica mucha potencia al fluido pero este

no la aprovecha toda.

0

5

10

15

0 0,0005 0,001 0,0015

Caudal (m3/s)

Reostato en 40%

H

NPSHrequerido

NPSHdisponible

Eficiencia

0

2

4

6

8

10

12

0 0,0005 0,001 0,0015Caudal (m3/s)

Reostato en 30%

H

NPSHrequerido

NPSHdisponible

Eficiencia

0

2

4

6

8

10

12

0,0007 0,0009 0,0011 0,0013Caudal (m3/s)

Reostato en 25%

H

NPSH requerido

NPSH disponible

Eficiencia

Informe final 27542

pág. 11

Ahora, en la siguiente parte vamos a comparar

los diferentes resultados que obtuvieron los

diferentes grupos:

Cabeza de bomba vs Caudal

Para reóstato con posición de 20,25 y 30

tenemos:

Grafica grupo #2

Grafica grupo #3

Grafica grupo #4

1,4

1,9

2,4

2,9

3,4

0,00090 0,00110 0,00130 0,00150 0,00170

CAR

GA

[m]

CAUDAL[m3/s]

Carga vs Caudal

Posicion 30 Posicion 25

Posicion 20

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0,0004 0,0006 0,0008 0,001 0,0012

CAR

GA

[m

]

CAUDAL [m3/s]

Carga vs Caudal

Reostato 20 Reóstato 25

Reóstato 30

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0,0004 0,0006 0,0008 0,001 0,0012

CAR

GA

[m

]

CAUDAL [m3/s]

Carga vs Caudal

Reostato 20 Reóstato 25 Reóstato 30

Informe final 27542

pág. 12

0

5

10

15

20

25

0,55 0,75 0,95 1,15 1,35 1,55

Caudal (m3/s)

%Eficiencia

h=0,53m R=30% h=0,60m R=30%h=0,43m R=30% h=0,41m R=30%

0

5

10

15

20

25

0,7 0,9 1,1 1,3 1,5

Caudal (m3/s)

%Eficiencia

h=0,60m R=40%

1,5

1,7

1,9

2,1

2,3

2,5

2,7

2,9

3,1

3,3

3,5

0,40 0,60 0,80 1,00 1,20

Caudal (m3/s)

%Eficiencia

h=0,53m R=20%

h=0,43m R=20%

h=0,41m R=20%

Análisis de la Carga hidrostática neta o

Cabeza de Bomba (H)

En la gráfica podemos ver que la cabeza de la

bomba varía a igual caudal a diferentes alturas

del agua en el tanque, por lo que no se puede

despreciar la diferencia de altura entre la altura

del agua que está a presión atmosférica en ese

punto y la bomba porque causaría grandes errores

en el cálculo de la cabeza de la bomba.

Análisis de la Cabeza de aspiración neta

positiva (NPSH): En las gráficas evidenciamos

que las bombas están operando en condiciones

seguras a la temperatura ambiente, por lo que no

se producen burbujas de vapor o burbujas de

cavitación dentro de la bomba, ya que estas

podrían ocasionar ruido, vibración y reducir la

eficiencia de la bomba, pero lo más importante es

que pueden dañar los alabes de rotor y tocaría

cambiar la bomba, lo que se traduce en costos.

Análisis de las eficiencias.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0,50 0,70 0,90 1,10 1,30 1,50

Caudal (m3/s)

Cabeza de la bomba (m)

h=0,53m R=30%

h=0,60m R=30%

h=0,43m R=30%

h=0,41m R=30%

Informe final 27542

pág. 13

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 0,5 1 1,5

Caudal (m3/s)

%Eficiencia

h=0,60m R=25% h=0,53m R=25%

h=0,43m R=25% h=0,41m R=25%

h=0,43m R=25%

En las gráficas podemos observar que salvo por

un caso (Altura h=0,41 y Reóstato en 20%)

observamos que entre más altura y menos caudal

la eficiencia es más alta, esto se traduce en que la

potencia aportada por el motor es mejor

aprovechada por el fluido. En este caso la altura

óptima sería de 60 centímetros en las que se

alcanzan eficiencias hasta de 22% que es la

eficiencia promedio en las que trabajan las

bombas de bombeo de agua potable.

CONCLUSIONES

La eficiencia de un equipo dentro de un

proceso, es un factor sumamente

importante porque permite mejorar el

consumo energético y disminuir gastos

que encarecen el producto o servicio

final, gracias a la práctica se pudo

determinar que la mayor eficiencia en

una bomba centrífuga se encuentra

cuando el motor ejerce mayor potencia,

es decir, en posiciones mayores a 30 en

el reóstato. Se comprendió el funcionamiento de la

bomba centrifuga, así mismo se

identificaron y utilizaron las diferentes

partes de ésta y los diferentes

instrumentos que se usaron para medir

las variables.

Con las gráficas se observa que la carga

máxima disminuye cuando se aumente

el caudal; la bomba está suministrando

menos energía al fluido.

La eficiencia de la bomba está

relacionada con las altura de agua que

esté presente en el tanque, ya que entre

mayor sea la altura y menor sea el

caudal la eficiencia es más alta

Informe final

27542

pág. 14

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