LABORATORIO DE BOMBAS

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LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas LABORATORIO DE BOMBAS I. OBJETIVOS: a) General: Desarrollar habilidades para el planeamiento, ejecución y evaluación de resultados de experimentos sobre desempeño de bombas centrifugas accionadas por motores eléctricos. b) Específicos: Realizar correctamente mediciones de condiciones de operación de una bomba centrifuga en un sistema de flujo. Operar de forma segura una bomba centrifuga accionada por un motor eléctrico. Reconocer la ocurrencia de condiciones de cavitación de bombas centrifugas. Interpretar correctamente la información proporcionada por los fabricantes de bombas centrifugas sobre las características de esos equipos y su desempeño. Realizar correctamente mediciones para determinar las condiciones de operación de una bomba centrifuga. Determinar el desempeño de bombas centrifugas a distintas condiciones de operación a partir de la información proporcionada por el fabricante. Analizar, evaluar e interpretar resultados experimentales sobre el desempeño de bombas en sistemas de impulsión de fluidos a través de sistemas de flujo. II. FUNDAMENTO TEORICO: Al tratar temas de cualquier circulación de fluidos estamos, de alguna manera entrando en el tema de bombas. UNI-FIQT 1

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I. OBJETIVOS:

a) General:

Desarrollar habilidades para el planeamiento, ejecución y evaluación de resultados de

experimentos sobre desempeño de bombas centrifugas accionadas por motores

eléctricos.

b) Específicos:

Realizar correctamente mediciones de condiciones de operación de una bomba

centrifuga en un sistema de flujo.

Operar de forma segura una bomba centrifuga accionada por un motor eléctrico.

Reconocer la ocurrencia de condiciones de cavitación de bombas centrifugas.

Interpretar correctamente la información proporcionada por los fabricantes de bombas

centrifugas sobre las características de esos equipos y su desempeño.

Realizar correctamente mediciones para determinar las condiciones de operación de una

bomba centrifuga.

Determinar el desempeño de bombas centrifugas a distintas condiciones de operación a

partir de la información proporcionada por el fabricante.

Analizar, evaluar e interpretar resultados experimentales sobre el desempeño de bombas

en sistemas de impulsión de fluidos a través de sistemas de flujo.

II. FUNDAMENTO TEORICO:

Al tratar temas de cualquier circulación de fluidos estamos, de alguna manera entrando en el

tema de bombas.

El funcionamiento en si 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.

Existen muchos tipos de bombas para diferentes aplicaciones, por ello también hay diversos

factores importantes que nos permiten escoger un sistema de bombeo adecuado, tales son:

presión, velocidad de bombeo y tipo de fluido.

1. Clasificación de bombas.

1.1. Bombas de desplazamiento positivo.

En el primer gran tipo de bombas un volumen determinado de líquido queda encerrado en una

cámara que, alternativamente, se llena desde la entrada y se vacía a una presión más alta a

través de la descarga. Existen dos subclases de bombas de desplazamiento positivo. En las

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bombas alternativas la cámara es un cilindro estacionario que contiene un émbolo, mientras que

en las bombas rotatorias la cámara se mueve desde la entrada hasta la descarga y regresa

nuevamente a la entrada.

a. Bombas Reciprocantes.-

Añaden energía al sistema fluido mediante un pistón que

actúa contra un líquido. El pistón es accionado,

generalmente, por un motor eléctrico. Por cada carrera del

pistón la bomba descarga una cantidad fija del fluido.

- Aplicaciones: Descarga de fluidos relativamente viscosos.

- Ventajas: Son capaces de obtener altas presiones.

- Desventajas: No pueden trabajar con fluidos sólidos

abrasivos en suspensión.

b. Bombas Rotatorias (gear pumps)

Contiene dos ruedas dentadas (engranajes) que encajan ajustadamente. Al girar los dos

engranajes en sentido contrario, en el espacio libre entre los dientes de éstos y el cuerpo de la

bomba queda atrapada una masa de fluido, la que es transportada hacia la salida.

- Aplicaciones: Manejo de líquidos de cualquier

viscosidad, descargas masivas, manejo de

alimentos, para carga de vehículos tanques, para

protección contra incendios, manejo de grasa,

gases licuados, etc.

- Ventajas: Pueden manejar fluidos altamente

viscosos, no tienen válvulas, y combinan las

características de flujo constante de la bomba

centrifuga con el efecto positivo de la bomba

reciprocante.

- Desventajas: Líquidos corrosivos o con

sustancias abrasivas pueden causar un prematuro

desgaste en parte de la bomba. No deben usarse

en instalaciones donde halla probabilidades de que

giren en seco en algún momento.

1.2. Bombas Centrífugas.

En la segunda clase más importante de bombas, la energía mecánica del líquido se aumenta por

acción centrífuga. En la Figura 1.a se representa un ejemplo sencillo, pero muy corriente de

bomba centrífuga. El líquido penetra a través de una unión de succión, concéntrica con el eje de

una pieza que gira a gran velocidad, llamada impulsor o rodete. El rodete está provisto de álabes

radiales solidarios con el mismo. El líquido circula hacia fuera, por el interior de los espacios que

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existen entre los álabes, y abandona el rodete con una velocidad mucho mayor que a la entrada

del mismo.

En una bomba que funciona normalmente, el espacio comprendido entre los álabes está

totalmente lleno de líquido que circula sin cavitación. El líquido que sale periféricamente del

rodete se recoge en una carcasa en espiral, llamada voluta, y sale de la bomba a través de una

conducción tangencial de descarga.

En la voluta, la carga de velocidad del líquido procedente del rodete, se convierte en carga de

presión. El fluido recibe energía del rodete, que a su vez es transmitida al mismo mediante el par

de un eje giratorio, generalmente accionado mediante conexión directa a un motor de velocidad

constante, del orden de 1750 rpm.

En condiciones ideales de flujo sin fricción, el rendimiento mecánico de una bomba centrífuga es

evidentemente del 100 por 100 y q = 1. Una bomba ideal que opera con una velocidad

determinada, genera una velocidad de descarga constante para cada carga específica.

Las bombas reales, debido a la fricción y a otras deficiencias, tienen un rendimiento algo menor.

Las bombas centrífugas constituyen, en la práctica, el tipo más corriente de aparatos de bombeo.

Existen muchos otros tipos además de la sencilla máquina de voluta de la Figura 1.a. Un tipo

muy corriente emplea un rodete de doble succión, que toma el líquido por ambos lados, según se

indica en la Figura 1.b. Por otra parte, el rodete puede ser abierto o bien puede estar cerrado o

reforzado. En los manuales y libros sobre bombas y especialmente en los catálogos de las casas

constructoras se pueden encontrar los diversos tipos, tamaños y diseños de bombas centrífugas.

Figura 1.a bomba centrífuga Figura 1.b bomba centrífuga de

de succión sencilla. Succión doble.

El fluido ingresa aquí en el centro del impulsor o rodete que gira, y es arrojado hacia la periferia, el

fluido ha adquirido una gran velocidad y, por lo tanto, gran energía cinética. La transferencia de

esta energía cinética en energía de presión produce la diferencia de presión entre la zona lateral

de succión y la zona de descarga de la bomba.

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- Aplicaciones: Se emplean para bombear cantidades tan pequeñas como unos cuantos galones

por minuto y con una pequeña altura de carga como para bombear cientos de miles de gpm con

alturas de carga de 100 m.

- Ventajas: Simple construcción, bajo costo. El fluido es entregado a presión esencialmente

constante, sin variaciones bruscas ni pulsaciones. Pueden acoplarse directamente al eje del motor

necesario para la operación. La línea de

descarga puede reducirse, o inclusive cerrarse,

sin dañar la bomba. Pueden usarse con líquidos

que contiene gran cantidad de sólidos en

suspensión. Trabaja sin válvulas y su costo de

mantenimiento es inferior a otros tipos de

bombas.

- Desventajas: No pueden trabajar con grandes

diferencias de presión. No deben girar sin estar

el rodete o el impulsor lleno de líquido, porque

de lo contrario puede producirse rozamiento en

los arcos de cierre; en general deben cebarse.

Su adecuada eficiencia mecánica sólo puede

obtenerse en un estrecho intervalo de

condiciones operativas. No operan eficientemente con fluidos muy viscosos.

2. Selección del tipo de bombas

Para ello, los factores más importantes a tener en cuenta son:

El flujo másico de fluido a bombear. Ello determina las dimensiones de la bomba y la cantidad

de bombas necesarias.

Las propiedades del fluido: densidad, viscosidad... ello determina la potencia necesaria.

El aumento de la presión en el fluido, es determinado con un balance de energía en el sistema.

Este factor es uno de los más importantes en la determinación de la potencia necesaria.

Tipo de distribución de flujo.

Costo eficiencia de la bomba.

En resumen, para seleccionar una bomba debe seguirse las siguientes etapas:

Hacer un diagrama de la bomba y del equipo de bombeo, y calcular la presión total necesaria.

Determinar la capacidad, y dejar preferentemente un margen de seguridad (5%-20%), para

alguna variación.

Examinar las condiciones del líquido: densidad, viscosidad, presión de vapor, la cual es

importante para el cálculo del NPSH, en la instalación de una bomba, pH, materia sólida en

suspensión, etc.

a) Potencia necesaria.

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La potencia suministrada a la bomba desde una fuente externa se representa por PB, y se calcula

a partir del head de la bomba (H), mediante la expresión:

PB = H.ρ.g.Q (1)

Donde:

H, head de la bomba, ρ, densidad del fluido, g, aceleración de la gravedad y Q, el caudal.

b) Altura de succión y cavitación.

La potencia calculada mediante la Ecuación (1) depende de la diferencia de presión entre la

descarga y la succión y es independiente de la presión absoluta. A partir de consideraciones

energéticas es irrelevante que la presión de succión sea inferior o superior a la presión

atmosférica siempre que el fluido permanezca en estado líquido.

Sin embargo, si la presión de succión es sólo ligeramente superior a la presión de vapor, algo de

líquido puede vaporizarse súbitamente dentro de la bomba, dando lugar a un proceso que recibe

el nombre de cavitación, que reduce grandemente la capacidad de la bomba y provoca una

severa erosión. Si la presión de succión es realmente menor que la presión de vapor, la

cavitación se producirá en la línea y no puede entrar líquido en la bomba.

Para evitar la cavitación es preciso que la presión a la entrada de la bomba supere a la presión

de vapor en una cierta cantidad, que recibe el nombre de carga neta de succión positiva (NPSH).

El valor de la NPSH que se requiere es del orden de 1,5 a 3 m para bombas centrífugas

pequeñas (hasta 400 litros/minuto), pero aumenta con la capacidad de la bomba, la velocidad del

rodete y la presión de descarga, recomendándose valores de hasta 15 m para bombas muy

grandes. Para una bomba que succiona desde un depósito, la NPSH se calcula habitualmente

mediante la presión, según:

NPSH = (2)

Donde:

Pa: presión absoluta en el depósito.

Pv: presión de vapor.

hf: pérdida de carga desde la toma de la bomba hasta la bomba.

Za: altura de la bomba con respecto al nivel del tanque.

c) Rendimiento volumétrico.

La relación entre el volumen de fluido descargado y el volumen barrido por el émbolo recibe el

nombre de rendimiento volumétrico. En las bombas de desplazamiento positivo el rendimiento

volumétrico se mantiene casi constante al aumentar la presión de descarga, si bien disminuye

algo debido a las fugas.

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Habida cuenta de su constancia del flujo volumétrico, las bombas de émbolo, de émbolo macizo

y de diafragma son ampliamente utilizadas como «bombas de medida», que inyectan líquido en

un proceso con un flujo volumétrico controlado y ajustable.

d) Curvas características; relación carga-capacidad.

Las representaciones gráficas de la carga real, el consumo total de potencial y el rendimiento,

frente a la velocidad volumétrica de flujo, reciben el nombre de curvas de características de una

bomba. Tales curvas se representan esquemáticamente en la Figura 2. En la Figura 2.a la

relación entre la carga teórica y la velocidad de flujo (generalmente llamada «carga-capacidad»)

es una línea recta, la carga real desarrollada es considerablemente menor y cae bruscamente

hacia cero a medida que la velocidad aumenta hasta un cierto valor en cualquier bomba dada.

Esto recibe el nombre de velocidad de flujo a carga cero, y representa el flujo máximo que

puede producir la bomba en cualesquiera condiciones.

La velocidad de flujo óptima de operación, es, por supuesto, menor que ésta.

La diferencia entre las curvas teórica y real se debe esencialmente al flujo circulatorio. Otros

factores que contribuyen a la pérdida de carga son la fricción del fluido en los conductos y

canales de la bomba y a las pérdidas de choque debidas al cambio brusco de dirección del

líquido que sale del rodete, así como a la unión de la corriente de líquido que circula

circunferencialmente alrededor de la carcasa.

La fricción adquiere el valor más elevado para la máxima velocidad de flujo; las pérdidas de

choque son mínimas para las condiciones de operación estipuladas para la bomba y aumentan

al aumentar o disminuir el valor especificado.

e) Curvas de potencia.

En la Figura 2.b se presentan curvas típicas de la potencia del fluido Pf y la potencia total PB

frente a la velocidad de flujo. La diferencia entre el funcionamiento ideal y el real representa la

pérdida de potencia en la bomba, que se debe a la fricción del fluido y las pérdidas de choque,

con conversión de energía mecánica en calor, y pérdidas por fugas, fricción de disco y en los

cojinetes. Las fugas representan un flujo invertido desde la descarga del rodete hasta el orificio

de succión, y dan lugar a una reducción del volumen real descargado por la bomba por unidad

de potencia consumida. La fricción de disco es la fricción que tiene lugar entre la superficie

exterior del rodete y el líquido que ocupa el espacio comprendido entre el rodete y la parte

interior de la carcasa. Las pérdidas en los cojinetes representan la potencia que se requiere para

vencer la fricción mecánica en los cojinetes y cierre de la bomba.

f) Rendimiento.

El rendimiento de una bomba es la relación entre la potencia comunicada al fluido y la entrada

total de potencia. La curva de la Figura 2.c, derivada de las curvas de la Figura 2.b, indica que el

rendimiento disminuye rápidamente con la velocidad de flujo para bajas velocidades, alcanza un

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máximo en la región de la capacidad especificada de la bomba, y disminuye después a medida

que la velocidad de flujo se aproxima al valor de carga cero.

Figura 2 Curvas Características de una bomba.

g) Bombas de Cebado,

carga teórica desarrollada por una bomba centrífuga (head de la bomba), depende de la

velocidad del rodete, del radio del mismo y de la velocidad del fluido que sale del rodete. Si estos

factores son constantes, la carga desarrollada es la misma, cualquiera que sea el peso

específico del fluido y es igual para líquidos y gases. El aumento de presión, sin embargo, es

igual al producto de la carga desarrollada por el peso específico del fluido. Si una bomba

desarrolla, por ejemplo, una carga de 100 pies, y está llena de agua, el aumento de presión es

igual a 100 x 62,3/144 = 43 lb-f/pulg2.

Si la bomba está llena con aire en condiciones ordinarias, el aumento de presión es del orden de

0,l lb-f/pulg2. Una bomba centrífuga que operase con aire no podría elevar el líquido desde una

conducción de succión inicialmente vacía, ni hacerlo circular a través de la línea llena de líquido.

Una bomba con aire en su carcasa, se dice que está «taponada con aire» y no puede funcionar

hasta que el aire haya sido reemplazado por líquido. El aire puede ser desalojado cebando la

bomba desde un tanque auxiliar de cebado, conectado a la tubería de succión o bien

introduciendo líquido en la misma mediante un dispositivo de vacío independiente. Existen, por

otra parte, varios tipos de bombas de auto cebado. Las bombas de desplazamiento positivo

comprimen el gas hasta una presión de descarga deseada y no están sometidas a

«taponamiento con aire».

h) Operación en serie y en paralelo

En muchas instalaciones las bombas deben trabajar en serie y en paralelo. A continuación

veremos como se combinan las curvas características de cada unidad cuando funcionan en

conjunto.

h.1) Bombas en serie

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Supongamos dos bombas gemelas en serie, es decir que la impulsión de una bomba llega a

aspiración de la otra. En este caso el gasto que circula por ambas bombas es el mismo y

para cada gasto se obtiene el doble de la carga correspondiente a una bomba. La curva Q-H

resultante se obtiene duplicando para cada gasto la carga correspondiente Q1A=AB.

Figura 3 Arreglo de bombas en serie

Si la curva de carga del sistema es la indicada con línea de segmentos, podemos observar

que el gasto que se obtiene con las dos bombas es inferior al doble de que se obtiene con

una sola 0-2 < 2(0-1).

Del mismo modo la altura correspondiente a las dos bombas es inferior del doble de la

correspondiente a una sola 2-4 < 2(1-3).

El rendimiento se obtiene para cada Q de la curva correspondiente a una bomba. En efecto

la potencia es para una bomba.

Para dos será 2 o sea siendo H la altura que corresponde a cada bomba en

serie.

La curva de potencia se obtiene para cada gasto, sumando las potencias de ambas bombas.

La puesta en serie de dos bombas de distintas características es posible, pero ofrece

dificultades. Se debe instalar la de mayor capacidad como primera etapa, ya que si no fuera

así podría faltar alimentación a la bomba más potente.

h.2) Bombas en paralelo

El caso de bombas en paralelo se presenta frecuentemente en la práctica. Las elevadoras se

proyectan generalmente con dos o más unidades que pueden funcionar en paralelo. Las

curvas resultantes se transforman como sigue:

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Ho

Ho

1 2

4

A

B

Q

H

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Figura 4 Arreglo de bombas en paralelo

Q-H. Para construir la curva resultante para 2 bombas gemelas en paralelo, se suman los

gastos para cada carga. O sea la curva parte del mismo punto en el eje de la H y se verifica

que 1-2 = 2-3.

Al combinarla con la curva de carga del sistema, como la de segmentos, se puede ver que el

gasto que dan las bombas gemelas en paralelo es inferior al doble del que da una sola:

0-B <2(0-A)

A pesar de que las bombas sean gemelas, siempre existen pequeñas diferencias, de modo

que las curvas QH difieren ligeramente.

Se produce así una distribución de gastos desequilibrada, lo que acentúa si las curvas QH

son planas. Por esta razón, cuando se trata de bombas que van a trabajar en paralelo es

preferible que la curva QH sea inclinada.

La potencia del conjunto es igual a la suma de las potencias de cada bomba, de modo que

para cada gasto llevamos la suma de las potencias en ordenadas.

El rendimiento es el mismo que corresponde a una sola bomba

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Ho

Curva del conjunto

Curva de carga del sistema

A B

1 2 3

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III. DIAGRAMA DE FLUJO:

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IV. DATOS EXPERIMENTALES:

Los datos generales para todos los ensayos son los siguientes:

ΔZ = 63.6 cm

Nº vueltas del contómetro = 1

Factor del contómetro = 0.0001

T (ºC) del agua = 22 ºC

En el laboratorio se obtuvieron los siguientes datos:

a) Bomba Centrífuga Convencional

Cuadro Nº1 Datos experimentales para la bomba convencional.

P (PSIA) 50 48 46 44 42 40 38 36* 34*

I (A) 3.6 3.7 3.8 3.9 4 4.1 4.1 4.3 4.4

E (V) 220 220 220 220 220 220 220 220 220

Q1 (L/MIN) 21.978 25.641 30.150 33.707 36.474 38.338 40 42.704 42.704

*: Datos tomados en cavitación

b) Bomba Centrífuga Auto cebante

Cuadro Nº2 Datos experimentales para la bomba centrífuga auto cebante.

P (PSIA) 60 55 50 45 40 35 30 25 20*

I (A) 4.4 4.5 4.5 4.55 4.6 4.7 4.65 4.55 4.4

E (V) 218 218 218 218 218 218 218 218 218

Q2 (L/MIN) 4.702 11.385 18.018 24 29.702 34.582 37.5 38.216 40.404

*: Datos tomados en cavitación

c) Arreglo de Bombas en Serie

Cuadro Nº3 Datos experimentales para arreglo de bombas en serie.

Auto cebante P1 (PSIA) 100 95 90 85 80 78 75 74

CP-158 P2 (PSIA) 50 48 45 43 40 38 37 36

Q (L/MIN) 16.129 21.660 26.200 29.556 32.258 35.087 36.585 38.216

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d) Arreglo de Bombas en Paralelo

Cuadro Nº4 Datos experimentales para arreglo de bombas en paralelo.

  P(PSIA) 50 47.5 45 42.5 40 37.7

Auto

cebante Q1(L/MIN) 13.483 15.463 16.393 18.518 20.134 15.424

CP-158 Q2(L/MIN) 8.356 11.406 14.218 18.633 20.202 21.505

V. CÁLCULOS Y RESULTADOS:

a) Bomba Centrífuga Convencional

Tiempo

(s)

Q

(m^3/s)

Q

(L/min)Nre f

V

(m/s)Hfprim Hfsec

Head

(m)

Pcon

(w)

Pent

(w)(η)%

2.720 0.0003676 22.05 18429 0.039 0.725 0.055 0.492 35.08 128.97 792.00 16.28

2.340 0.0004274 25.64 21421 0.038 0.843 0.072 0.665 33.89 144.84 814.00 17.79

1.990 0.0005025 30.15 25189 0.037 0.991 0.097 0.920 32.79 164.81 836.00 19.71

1.760 0.0005682 34.09 28481 0.037 1.121 0.125 1.176 31.70 180.16 858.00 20.99

1.645 0.0006079 36.47 30472 0.036 1.199 0.139 1.347 30.51 185.49 880.00 21.07

1.565 0.0006390 38.33 32030 0.036 1.261 0.153 1.488 29.29 187.16 902.00 20.74

1.500 0.0006667 40.00 33418 0.035 1.315 0.162 1.620 28.05 187.00 902.00 20.73

1.405 0.0007117 42.70 35677 0.035 1.404 0.185 1.846 26.92 191.63 946.00 20.25

1.385 0.0007220 43.32 36193 0.035 1.424 0.190 1.900 25.59 184.83 968.00 19.09

Cuadro Nº5 Resultados para bomba convencional.

PERDIDAS SECUNDARIAS:

    K

2 Válvulas de Globo: 7.8x2

8 codos convencionales: 0.39x8

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    18.72

Cuadro Nº6 Pérdida de carga para la bomba convencional.

z = 0.636 m

L = 3.181 m

D = 0.0254 m

g = 10 m/s2

ρ = 1000 Kg/m3

Cuadro Nº7 Datos adicionales para la bomba convencional.

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Figura 6 Curva característica Head vs. Caudal

Figura 7 Curva característica Potencia consumida vs. Caudal

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Figura 8 Curva Característica Potencia entregada vs. Caudal

Figura 9 Curva característica Eficiencia vs. Caudal

Calculo de NPSH

Utilizaremos la siguiente ecuación:

NPSH = (Pa – Pv)/(r*g) + Z - ΣHf

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Bomba Centrifuga Convencional:

T= 22 °C

P atm. = 14,7 psia PERDIDAS SECUNDARIAS:

Pv H2O = 0,34 psia

Z= 0,636 m k

L= 1,48 m 1 Válvula de Globo: 7,80

D= 0,0254 m 1 codo convencional: 0,69

g = 10 m/s2 8,49

ρ = 1000 Kg/m3

u= 0,001 Pa*s

Cuadro 8 Data para el calculo de NPSH de la bomba convencional

Q(L/min) Q(m3/s) V(m/s) N Re f hf Total NPSH

22.0588 0.0003676 0.7256 18429.2 0.0360 0.2787 10.2555

25.6410 0.0004274 0.8434 21422.0 0.0355 0.3755 10.1586

30.1508 0.0005025 0.9917 25189.7 0.0350 0.5178 10.0164

34.0909 0.0005682 1.1213 28481.6 0.0345 0.6601 9.8740

36.4742 0.0006079 1.1997 30472.7 0.0341 0.7540 9.7802

38.3387 0.0006390 1.2610 32030.4 0.0340 0.8326 9.7016

40.0000 0.0006667 1.3157 33418.4 0.0340 0.9063 9.6279

42.7046 0.0007117 1.4046 35678.0 0.0340 1.0330 9.5012

43.3213 0.0007220 1.4249 36193.2 0.0340 1.0630 9.4711

Cuadro 9 NPSH de la bomba centrifuga convencional

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Figura 10 NPSH vs. Caudal de Operación para la bomba convencional

b) Bomba Auto cebante

Tiempo

(s)

Q

(m^3/s)

Q

(L/min) Nre f

V

(m/s) Hfprim Hfsec

Head

(m) Pcon(w) Pent(w) (η)%

12.780 0.0000782 4.69 3922 0.039 0.154 0.0025 0.022 41.469 32.44 959.20 3.38

5.260 0.0001901 11.40 9529 0.038 0.375 0.0143 0.131 38.127 72.48 981.00 7.38

3.330 0.0003003 18.01 15053 0.037 0.592 0.0349 0.328 34.887 104.76 981.00 10.67

2.540 0.0003937 23.62 19735 0.037 0.776 0.0600 0.565 31.692 124.75 991.90 12.57

2.100 0.0004762 28.57 23870 0.036 0.939 0.0854 0.826 28.525 135.83 1002.80 13.54

1.735 0.0005764 34.58 28891 0.036 1.137 0.1251 1.211 25.501 146.98 1024.60 14.34

1.600 0.0006250 37.50 31329 0.035 1.23345 0.1430 1.42402 22.274 139.21 1013.70 13.73

1.540 0.0006494 38.96 32550 0.035 1.28150 0.1544 1.53714 18.936 122.96 991.90 12.39

1.480 0.0006757 40.54 33869 0.035 1.33345 0.1672 1.66430 15.614 105.50 959.20 10.99

UNI-FIQT 17

Page 18: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

Cuadro Nº10 Resultados para bomba auto cevante

Perdidas Secundarias

k

2 válvulas de globo 7,8x2

8 codos convencionales 0,39x8

18.72

Cuadro Nº11 Pérdida de carga para la bomba auto cebante.

z = 0.636 m

L = 3.181 m

D = 0.0254 m

g = 10 m/s2

ρ = 1000 Kg/m3

Cuadro Nº12 Datos adicionales para la bomba auto cebante.

UNI-FIQT 18

Page 19: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

Figura 11 Curva característica Head vs. Caudal

UNI-FIQT 19

Page 20: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

Figura 12 Curva característica Potencia consumida vs. Caudal

Figura 13 Curva Característica Potencia entregada vs. Caudal

UNI-FIQT 20

Page 21: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

Figura 14 Curva característica Eficiencia vs. Caudal

Calculo de NPSH

Utilizaremos la siguiente ecuación:

NPSH = (Pa – Pv)/(r*g) + Z - ΣHf

Bomba Auto cebante:

T= 22 °C

P atm. = 14,7 psia PERDIDAS SECUNDARIAS:

Pv H2O = 0,34 psia

Z= 0,636 m k

L= 1,39 m 1 Válvula de Globo: 7,80

D= 0,0254 m 1 codo convencional: 0,69

g = 10 m/s2 8,49

ρ = 1000 Kg/m3

u= 0,001 Pa*s

UNI-FIQT 21

Page 22: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

Cuadro 13 Data para el calculo de NPSH de la bomba auto cebante.

Q(L/min) Q(m3/s) V(m/s) N Re f hf Total NPSH

4.6948 0.0000782 0.1544 3922.3 0.0360 0.0126 10.5215

11.4068 0.0001901 0.3752 9530.0 0.0355 0.0743 10.4598

18.0180 0.0003003 0.5927 15053.3 0.0350 0.1849 10.3492

23.6220 0.0003937 0.7770 19735.3 0.0345 0.3169 10.2172

28.5714 0.0004762 0.9398 23870.3 0.0341 0.4626 10.0715

34.5821 0.0005764 1.1375 28892.0 0.0340 0.6774 9.8567

37.5000 0.0006250 1.2335 31329.7 0.0340 0.7965 9.7376

38.9610 0.0006494 1.2815 32550.4 0.0340 0.8598 9.6743

40.5405 0.0006757 1.3335 33870.0 0.0340 0.9309 9.6032

Cuadro 14 NPSH de la bomba auto cebante.

UNI-FIQT 22

Page 23: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

Figura 15 NPSH vs. Caudal de Operación para la bomba auto cebante

c) CÁLCULOS DE BOMBAS EN SERIE:

El sistema operación del laboratorio de bombas presentaba las siguientes características que

son necesarias conocer para efectuar los cálculos.

1 pulg cedula 40

  D interno : 0.0266 m

  Area.S.int : 5.58E-04 m2

Hierro Galvanizado

  0.0005 pulg

  /D : 4.77E-04  

B-1 B-2

V1: 0.00 V1: 0.00

V2: f(Q) V2: f(Q)

Z1: 0.59 Z1: 0.59

Z2: 0.09 Z2: 0.20

g: 9.81 g: 9.81

Además de las propiedades físicas del fluido:

T 22.00 °C

UNI-FIQT 23

Page 24: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

996.46 kg/m^3

1.02E-03 Pa.s

ANÁLISIS EN LA BOMBA CP – 158

Datos para los Accesorios:

Tipo -

Acce

# Acce. K (c/u) K

Union.Univ. 3 0.04 0.12

Unión T 1 1.00 1.00

Codos 90 2 0.69 1.38

Valv.Globo 1 7.80 7.80

    K total 10.30

Longitud Total: 1.703

CÁLCULO DE PÉRDIDAS PRIMARIAS

Presión tiempo

prom

Q (m^3/s) Re fricción hfp

50 3.72 2.688E-04 1.25E+0

4

0.0299405

5

2.267E-02

48 2.77 3.610E-04 1.69E+0

4

0.0279199

9

3.813E-02

45 2.29 4.367E-04 2.04E+0

4

0.0267838

2

5.352E-02

43 2.035 4.914E-04 2.29E+0

4

0.0261301

1

6.612E-02

40 1.86 5.376E-04 2.51E+0 0.0256341 7.764E-02

UNI-FIQT 24

Page 25: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

4 8

38 1.705 5.865E-04 2.74E+0

4

0.0251784 9.075E-02

37 1.64 6.098E-04 2.85E+0

4

2.50E-02 9.732E-02

36 1.565 6.390E-04 2.98E+0

4

2.48E-02 1.059E-01

CÁLCULO DE PÉRDIDAS SECUNDARIAS

Presión Q (m^3/s) hfs

50 0.00026881

7

1.22E-01

48 0.00036101

1

2.20E-01

45 0.00043668

1

3.22E-01

43 0.0004914 4.08E-01

40 0.00053763

4

4.88E-01

38 0.00058651 5.81E-01

37 0.00060975

6

6.28E-01

36 0.00063897

8

6.89E-01

CÁLCULO DE PÉRDIDA TOTAL

UNI-FIQT 25

Page 26: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

CÁLCULO DE LA ENERGÍA 1

Presión P1 (Pa) V1 (m/s2) Z1 (m) E1 (m)

50 101325 0 0.59 10.95539

82

48 101325 0 0.59 10.95539

82

45 101325 0 0.59 10.95539

82

43 101325 0 0.59 10.95539

82

40 101325 0 0.59 10.95539

82

38 101325 0 0.59 10.95539

UNI-FIQT 26

Presión hfp hfs hf

50 2.267E-02 1.22E-01 1.45E-01

48 3.813E-02 2.20E-01 2.58E-01

45 5.352E-02 3.22E-01 3.76E-01

43 6.612E-02 4.08E-01 4.74E-01

40 7.764E-02 4.88E-01 5.66E-01

38 9.075E-02 5.81E-01 6.72E-01

37 9.732E-02 6.28E-01 7.25E-01

36 1.059E-01 6.89E-01 7.95E-01

Page 27: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

82

37 101325 0 0.59 10.95539

82

36 101325 0 0.59 10.95539

82

CÁLCULO DE LA ENERGÍA 2

Presión

B1

P1 (Pa) Q (m^3/s) Z1 (m) E2 (m)

50 446062.864

5

2.688E-04 0.09 4.573E+

01

48 432273.349

9

3.610E-04 0.09 4.433E+

01

45 411589.078

1

4.367E-04 0.09 4.223E+

01

43 397799.563

5

4.914E-04 0.09 4.082E+

01

40 377115.291

6

5.376E-04 0.09 3.872E+

01

38 363325.777 5.865E-04 0.09 3.731E+

01

37 356431.019

7

6.098E-04 0.09 3.661E+

01

36 349536.262

4

6.390E-04 0.09 3.591E+

01

CÁLCULO DEL HEAD DE LA BOMBA 1

UNI-FIQT 27

Page 28: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

Presión

B1

E1 E2 (m) hf H-B1

50 10.955398 45.733421 1.45E-01 3.49E+01

48 10.955398 44.332293 2.58E-01 3.36E+01

45 10.955398 42.226218 3.76E-01 3.16E+01

43 10.955398 40.823896 4.74E-01 3.03E+01

40 10.955398 38.715725 5.66E-01 2.83E+01

38 10.955398 37.314086 6.72E-01 2.70E+01

37 10.955398 36.613321 7.25E-01 2.64E+01

36 10.955398 35.913980 7.95E-01 2.58E+01

ANÁLISIS EN LA BOMBA AUTOCEBANTE.

Datos para los Accesorios

Tipo -

Acce

# Acce. K (c/u) K

Union.Univ. 3 0.04 0.12

Union T 2 1.00 2.00

Codos 90 3 0.69 2.07

Valv.Globo 0 7.80 0.00

    K total 4.19

CÁLCULO DE PÉRDIDAS PRIMARIAS

UNI-FIQT 28

Longitud Total: 1.187

Page 29: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

Presión tiempo

prom

Q (m^3/s) Re fricción hfp

100 3.72 2.688E-04 1.25E+0

4

0.0299405

5

1.580E-02

95 2.77 3.610E-04 1.69E+0

4

0.0279199

9

2.658E-02

90 2.29 4.367E-04 2.04E+0

4

0.0267838

2

3.730E-02

85 2.035 4.914E-04 2.29E+0

4

0.0261301

1

4.608E-02

80 1.86 5.376E-04 2.51E+0

4

0.0256341

8

5.411E-02

78 1.705 5.865E-04 2.74E+0

4

0.0251784 6.326E-02

75 1.64 6.098E-04 2.85E+0

4

2.50E-02 6.783E-02

74 1.565 6.390E-04 2.98E+0

4

2.48E-02 7.383E-02

CÁLCULO DE PÉRDIDAS SECUNDARIAS

Presión Q (m^3/s) hfs

100 0.0002688

2

4.96E-02

95 0.0003610

1

8.95E-02

90 0.0004366 1.31E-01

UNI-FIQT 29

Page 30: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

8

85 0.0004914 1.66E-01

80 0.0005376

3

1.99E-01

78 0.0005865

1

2.36E-01

75 0.0006097

6

2.55E-01

74 0.0006389

8

2.80E-01

CÁLCULO DE PÉRDIDA TOTAL

Presión hfp hfs hf

100 1.580E-02 4.96E-02 6.54E-02

95 2.658E-02 8.95E-02 1.16E-01

90 3.730E-02 1.31E-01 1.68E-01

85 4.608E-02 1.66E-01 2.12E-01

80 5.411E-02 1.99E-01 2.53E-01

78 6.326E-02 2.36E-01 3.00E-01

75 6.783E-02 2.55E-01 3.23E-01

74 7.383E-02 2.80E-01 3.54E-01

CÁLCULO DE LA ENERGÍA 2´´

UNI-FIQT 30

Page 31: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

Presión P1 (Pa) Q (m^3/s) Z2´´ (m) E2´´ (m)

100 790800.72 2.688E-04 0.20 8.111E+

01

95 756326.93

4

3.610E-04 0.20 7.759E+

01

90 721853.14

8

4.367E-04 0.20 7.408E+

01

85 687379.36

2

4.914E-04 0.20 7.056E+

01

80 652905.57

6

5.376E-04 0.20 6.704E+

01

78 639116.06

16

5.865E-04 0.20 6.564E+

01

75 618431.79 6.098E-04 0.20 6.353E+

01

74 611537.03

28

6.390E-04 0.20 6.283E+

01

CÁLCULO DE LA ENERGÍA 2

Presión

B1

P1 (Pa) Q (m^3/s) Z1 (m) E2 (m)

100 790800.729 2.688E-04 0.09 8.100E+

01

95 756326.942 3.610E-04 0.09 7.748E+

UNI-FIQT 31

Page 32: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

6 01

90 721853.156

1

4.367E-04 0.09 7.397E+

01

85 687379.369

7

4.914E-04 0.09 7.045E+

01

80 652905.583

2

5.376E-04 0.09 6.693E+

01

78 639116.068

6

5.865E-04 0.09 6.553E+

01

75 618431.796

8

6.098E-04 0.09 6.342E+

01

74 611537.039

5

6.390E-04 0.09 6.272E+

01

CÁLCULO DEL HEAD DE LA BOMBA 1

Presión

B1

E2´´ (m) E2 (m) hf H-B2

100 81.109595

3

4.573E+01 6.54E-02 3.54E+01

95 77.592497

09

4.433E+01 1.16E-01 3.34E+01

90 74.075775

2

4.223E+01 1.68E-01 3.20E+01

85 70.557483

16

4.082E+01 2.12E-01 2.99E+01

UNI-FIQT 32

Page 33: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

80 67.038665

25

3.872E+01 2.53E-01 2.86E+01

78 65.637025

63

3.731E+01 3.00E-01 2.86E+01

75 63.525613

97

3.661E+01 3.23E-01 2.72E+01

74 62.826272

59

3.591E+01 3.54E-01 2.73E+01

De los cálculos anteriores, se tiene los siguientes valores:

Q (L/min) Q (m3/s) H-B1 H-B2 HEAD

SISTEMA

16.1 2.688E-04 3.49E+01 3.54E+01 7.04E+01

21.7 3.610E-04 3.36E+01 3.34E+01 6.70E+01

26.2 4.367E-04 3.16E+01 3.20E+01 6.37E+01

29.5 4.914E-04 3.03E+01 2.99E+01 6.03E+01

32.3 5.376E-04 2.83E+01 2.86E+01 5.69E+01

35.2 5.865E-04 2.70E+01 2.86E+01 5.57E+01

36.6 6.098E-04 2.64E+01 2.72E+01 5.36E+01

UNI-FIQT 33

Page 34: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

d) CÁLCULOS DE BOMBAS EN PARALELO:

1 pulg cedula 40    

UNI-FIQT 34

Page 35: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

  D interno : 0.0266 m

  Area.S.int : 5.58E-04 m2

       Hierro Galvanizado      0.0005 pulg  /D : 4.77E-04         Datos del Sistema    

  V1 : 0.00 m/s2

  Z1 : 0.58 m  Z2 : 0.33 m  g : 9.81 m/s2

  P1 : 0.00E+00 PaAdemás de las propiedades físicas del fluido:

T 22.00 °C

996.46 kg/m^3

1.02E-03 Pa.s

Datos para los Accesorios:

Linea L (metros)

119 0.270

Tipo - Acce # Acce. K (c/u) K 120 0.105

Valv. Check 2 7.80 15.60 121 0.085

Union T 1 1.00 1.00 122 0.105

Codos 90° 1 0.69 0.69 123 0.095

Valv. Globo 1 7.80 7.80 124 0.257

    K total 17.29 Long. total 0.917

CALCULO DEL CAUDAL TOTAL

Corrida Q-B1 Q-B2 Qtotal (m3/s)

1 0.000139 0.000225 0.000364

2 0.000190 0.000258 0.000448

3 0.000237 0.000273 0.000510

4 0.000311 0.000309 0.000619

5 0.000337 0.000336 0.000672

6 0.000358 0.000257 0.000615

CÁLCULO DE PÉRDIDAS PRIMARIAS

UNI-FIQT 35

Page 36: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

Corrida V (m/s) Re friccion hfp

1 0.65 16993 0.0208 0.0021

2 0.80 20907 0.0224 0.0034

3 0.92 23817 0.0233 0.0046

4 1.11 28906 0.0227 0.0065

5 1.21 31384 0.0226 0.0077

6 1.10 28733 0.0234 0.0067

CÁLCULO DE PÉRDIDAS SECUNDARIAS

Corrida V (m/s) hfs

1 0.65 0.0345

2 0.80 0.0523

3 0.92 0.0678

4 1.11 0.0999

5 1.21 0.1178

6 1.10 0.0987

CÁLCULO DE PÉRDIDA TOTAL

Corrida hfp hfs hf

UNI-FIQT 36

Page 37: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

1 0.0021 0.0345 0.0366

2 0.0034 0.0523 0.0557

3 0.0046 0.0678 0.0724

4 0.0065 0.0999 0.1065

5 0.0077 0.1178 0.1255

6 0.0067 0.0987 0.1054

CÁLCULO DE LA ENERGÍA 1

Corrida P1 (Pa) V1 (m/s2) Z1 (m) E1 (m)

1 101300.00 0.00 0.58 10.94

2 101300.00 0.00 0.58 10.94

3 101300.00 0.00 0.58 10.94

4 101300.00 0.00 0.58 10.94

5 101300.00 0.00 0.58 10.94

6 101300.00 0.00 0.58 10.94

CALCULO DE LA ENERGÍA EN C – EC

Corrida E1 hf EC (m)

1 10.94 0.0366 10.91

2 10.94 0.0557 10.89

3 10.94 0.0724 10.87

4 10.94 0.1065 10.84

5 10.94 0.1255 10.82

6 10.94 0.1054 10.84

UNI-FIQT 37

Page 38: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

ANÁLISIS EN LA BOMBA CENTRÍFUGA

Datos para los Accesorios Linea L (metros)

119 0.270

Tipo - Acce # Acce. K (c/u) K 120 0.105

Valv. Check 2 7.80 15.60 121 0.085

Union T 1 1.00 1.00 122 0.105

Codos 90° 1 0.69 0.69 123 0.095

Valv. Globo 1 7.80 7.80 124 0.257

    K total 17.29 Long. total 0.917

CÁLCULO DE PÉRDIDAS PRIMARIAS

Corrida V (m/s) Re friccion hfp

1 0.250 6502 0.0226 0.0025

2 0.341 8875 0.0255 0.0052

3 0.425 11062 0.0286 0.0091

4 0.557 14498 0.0239 0.0130

5 0.604 15718 0.0251 0.0161

6 0.643 16732 0.0281 0.0204

CÁLCULO DE PÉRDIDAS SECUNDARIAS

UNI-FIQT 38

Page 39: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

Corrida V (m/s) hfs

1 0.250 0.05

2 0.341 0.10

3 0.425 0.16

4 0.557 0.27

5 0.604 0.32

6 0.643 0.36

CÁLCULO DE PÉRDIDA TOTAL

Corrida hfp hfs hf

1 0.0025 0.0550 0.0575

2 0.0052 0.1024 0.1076

3 0.0091 0.1592 0.1682

4 0.0130 0.2734 0.2864

5 0.0161 0.3213 0.3374

6 0.0204 0.3641 0.3845

CÁLCULO DE LA ENERGÍA 21

Corrida P21 (Pa) V21 (m/s) Z21 (m) E21 (m)

1 137895 0.250 0.33 14.69

2 275790 0.341 0.33 28.80

3 310264 0.425 0.33 32.33

4 248211 0.557 0.33 25.99

5 275790 0.604 0.33 28.81

6 310264 0.643 0.33 32.34

UNI-FIQT 39

21

22121

21 2Z

g

V

g

PE

Page 40: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

CALCULO DE LA ENERGÍA EN D - ED

Corrida E21 hf ED (m)

1 14.69 0.06 14.63

2 28.80 0.11 28.69

3 32.33 0.17 32.16

4 25.99 0.29 25.70

5 28.81 0.34 28.47

6 32.34 0.38 31.96

PERDIDA EN EL TRAMO C – D

Datos para los Accesorios Linea L (metros) Linea L (metros)

112 0.257 121 0.085

Tipo - Acce # Acce. K (c/u) K 113 0.915 122 0.105

Union.Univ. 2 0.04 0.08 114 0.105 123 0.095

Union T 3 1.00 3.00 115 0.085 124 0.257

Codos 90° 3 0.69 2.07 116 0.04

Valv. Check 1 7.8 7.80 117 0.054 Long. Total 2.498

Valv. Globo 2 7.8 15.60 118 0.125

    K total 28.55 119 0.27

    120 0.105

CÁLCULO DE PÉRDIDAS PRIMARIAS

UNI-FIQT 40

fD hEE 21

Page 41: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

Corrida V (m/s) Re friccion hfp

1 0.250 6502 0.0226 0.0067

2 0.341 8875 0.0255 0.0142

3 0.425 11062 0.0286 0.0247

4 0.557 14498 0.0239 0.0354

5 0.604 15718 0.0251 0.0437

6 0.643 16732 0.0281 0.0555

CÁLCULO DE PÉRDIDAS SECUNDARIAS

Corrida V (m/s) hfs

1 0.2498 0.0908

2 0.3410 0.1692

3 0.4250 0.2628

4 0.5570 0.4514

5 0.6039 0.5306

6 0.6428 0.6013

CÁLCULO DE PÉRDIDA TOTAL

Corrida hfp hfs hf

1 0.0067 0.0908 0.0975

2 0.0142 0.1692 0.1833

3 0.0247 0.2628 0.2875

4 0.0354 0.4514 0.4868

5 0.0437 0.5306 0.5743

6 0.0555 0.6013 0.6568

UNI-FIQT 41

Page 42: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

CALCULO DEL HEAD - B1

Corrida ED EC hf

1 14.63 10.91 0.10

2 28.69 10.89 0.18

3 32.16 10.87 0.29

4 25.70 10.84 0.49

5 28.47 10.82 0.57

6 31.96 10.84 0.66

ANÁLISIS EN LA BOMBA AUTO CEBANTE

Datos para los Accesorios Linea L (metros)

220 0.240

Tipo - Acce # Acce. K (c/u) K 221 0.235

Union T 1 1.00 1.00 222 0.100

Codos 90° 1 0.69 0.69 223 0.225

Valv. Globo 2 7.80 15.60 224 0.255

    K total 17.29 Long. total 1.055

CÁLCULO DE PÉRDIDAS PRIMARIAS

UNI-FIQT 42

fCDB hEEH 1

Page 43: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

Corrida V (m/s) Re friccion hfp

1 0.65 16993 0.0208 0.0179

2 0.80 20907 0.0224 0.0292

3 0.92 23817 0.0233 0.0394

4 1.11 28906 0.0227 0.0565

5 1.21 31384 0.0226 0.0663

6 1.10 28733 0.0234 0.0575

CÁLCULO DE PÉRDIDAS SECUNDARIAS

Corrida V (m/s) hfs

1 0.65 0.3756

2 0.80 0.5685

3 0.92 0.7378

4 1.11 1.0868

5 1.21 1.2810

6 1.10 1.0738

CÁLCULO DE PÉRDIDA TOTAL

Corrida hfp hfs hf

1 0.0179 0.3756 0.3934

2 0.0292 0.5685 0.5977

3 0.0394 0.7378 0.7772

4 0.0565 1.0868 1.1433

5 0.0663 1.2810 1.3473

6 0.0575 1.0738 1.1313

UNI-FIQT 43

Page 44: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

CÁLCULO DE LA ENERGÍA 22

Corrida P22 (Pa) V22 (m/s2) Z22 (m) E22 (m)

1 349978 0.4030 0.33 36.39

2 255106 0.4622 0.33 26.69

3 275790 0.4900 0.33 28.81

4 310264 0.5535 0.33 32.34

5 275790 0.6018 0.33 28.81

6 275790 0.4610 0.33 28.80

CALCULO DE LA ENERGÍA EN D - ED

Corrida E22 hf ED (m)

1 36.39 0.393 36.00

2 26.69 0.598 26.09

3 28.81 0.777 28.03

4 32.34 1.143 31.19

5 28.81 1.347 27.46

6 28.80 1.131 27.67

PERDIDA EN EL TRAMO C – D

Datos para los Accesorios Linea L (metros) LineaL

(metros)212 0.255 221 0.235

Tipo - Acce # Acce. K (c/u) K 213 0.716 222 0.100Union.Univ. 2 0.04 0.08 214 0.100 223 0.225

Union T 3 1.00 3.00 215 0.100 224 0.255Codos 90° 3 0.69 2.07 216 0.100    

Valv. Globo 3 7.8 23.40 217 0.098Long. Total 2.649

        218 0.105    K total 28.55 219 0.120

UNI-FIQT 44

22

22222

22 2Z

g

V

g

PE

fD hEE 22

Page 45: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

220 0.240CÁLCULO DE PÉRDIDAS PRIMARIAS

Corrida V (m/s) Re friccion hfp

1 0.4030 10491 0.0242 0.0199

2 0.4622 12032 0.0255 0.0276

3 0.4900 12755 0.0255 0.0310

4 0.5535 14408 0.0300 0.0466

5 0.6018 15665 0.0267 0.0490

6 0.4610 12001 0.0259 0.0279

CÁLCULO DE PÉRDIDAS SECUNDARIAS

Corrida V (m/s2) hfs

1 0.40 0.236

2 0.46 0.311

3 0.49 0.349

4 0.55 0.446

5 0.60 0.527

6 0.46 0.309

CÁLCULO DE PÉRDIDA TOTAL

UNI-FIQT 45

Page 46: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

Corrida hfp hfs hf

1 0.0199 0.2364 0.2563

2 0.0276 0.3109 0.3385

3 0.0310 0.3494 0.3804

4 0.0466 0.4459 0.4924

5 0.0490 0.5271 0.5761

6 0.0279 0.3093 0.3372

CALCULO DEL HEAD – B2

Corrida ED EC hf

1 36.00 10.91 0.256

2 26.09 10.89 0.339

3 28.03 10.87 0.380

4 31.19 10.84 0.492

5 27.46 10.82 0.576

6 27.67 10.84 0.337

RESUMIENDO

Corrid

a Q-B1 H-B1 Q-B2 H-B2 Q (sistema) HEAD SISTEMA

1 0.000139 3.82 0.000225 25.35 0.000364 8.04

2 0.000190 17.99 0.000258 15.54 0.000448 16.49

3 0.000237 21.58 0.000273 17.54 0.000510 19.21

4 0.000311 15.35 0.000309 20.85 0.000619 17.67

5 0.000337 18.23 0.000336 17.22 0.000672 17.71

6 0.000358 21.78 0.000257 17.17 0.000615 19.58

UNI-FIQT 46

fCDB hEEH 1

Page 47: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

GRAFICA HEAD vs CAUDAL

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

0.000000 0.000100 0.000200 0.000300 0.000400 0.000500 0.000600 0.000700 0.000800

Q (LPM)

HEAD

(m)

B.CENTRIFUGA B.AUTOCEVANTE SISTEMA PARALELO

VI. CONCLUSIONES:

Comparando los HEAD proporcionados por las bombas, se observa que la bomba centrifuga

convencional ofrece un mayor HEAD que la auto cebante por lo que en un arreglo de estas

bombas que demande ser en serie, es preferible que la convencional se instale primero para

asegurar que no falte alimentación a la subsiguiente.

Según los gráficos de Head vs. cauda

l, se observa que en los 2 casos tanto para las bombas centrifugas como para las bombas

auto cebantes, ocurre que al aumentar el caudal disminuye el Head, lo que indica que al

manejar grandes caudales en las bombas, la altura piezométrica en la descarga irá en

disminución.

La potencia entregada al fluido por la bomba, aumenta al aumentar el caudal, lo que indica

que para manejar altos caudales en las bombas, se necesitará una mayor potencia.

Para la Bomba Centrifuga

UNI-FIQT 47

Page 48: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

Al aumentar el caudal, suministrado a la bomba, la energía por unidad de tiempo (potencia

desarrollada por el motor), irá aumentando.

A medida que se trabaja con mayores caudales, la eficiencia de la bomba ligeramente

aumenta.

Para la Bomba Auto cebante

La potencia desarrollada por el motor de la bomba, es mucho mayor que la potencia

otorgada o utilizada en desplazar el fluido interiormente.

Al aumentar el caudal, suministrado a la bomba, la energía por unidad de tiempo (potencia

desarrollada por el motor), irá aumentando.

A medida que se trabaja con mayores caudales, la eficiencia de la bomba ligeramente

aumenta.

Arreglo en Serie:

En este sistema se observa que la bomba auto cebante proporciona mayor Head que la

bomba centrifuga y a medida que se aumenta el caudal en ambos disminuye el Head.

Los arreglos de bombas en serie permiten trabajar a mayores Head mientras que los

arreglos de bombas en paralelo permiten trabajar a mayores caudales pero desarrollando

menores Head.

Podemos decir del arreglo de bombas en serie que el HEAD que proporciona es muy

elevado en comparación a la carga del sistema, por lo que se debe tener en cuenta que para

sistemas con poca carga de sistema como el sistema de tuberías de laboratorio no es

recomendable un arreglo en serie, basta con una bomba para realizar el trabajo deseado.

Por comparación de los HEAD obtenidos para el arreglo en serie se observa que hay una

ligera variación entre el valor del HEAD del sistema en serie que el obtenido de las sumas de

las curvas de cada bomba, siendo este ultimo mayor, que se pudo deber a que las perdidas

conjuntas de las bombas de manera individual son ligeramente mayores a la del arreglo en

serie.

Arreglo en Paralelo:

Las curvas de Head vs. Caudal, para las 2 bombas a mayor caudal presentan menor head.

En la bomba auto cebante la potencia suministra es mayor que la bomba centrifuga y la

potencia consumida es mayor en la bomba centrifuga que en la auto cebante.

Con respecto a la eficiencia la bomba Cebante presenta mayor eficiencia que la auto

cebante

UNI-FIQT 48

Page 49: LABORATORIO DE BOMBAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas

VII. BIBLIOGRAFÍA:

Foust, Alan. “Principios de Operaciones Unitarias”, Editorial MC GRAW HILL,

Pág. 543 – 568.

Saldarriaga, Juan.” Hidráulica de Tuberías”, Editorial Mc Graw Hill, Pág.65-78

Paper de Transferencia De Cantidad De Movimiento, ing. Emerson Collado Domínguez

e Ing. Magali Vivas Cuellar.

UNI-FIQT 49