Laboratorio de operaciones unitarias 1 BombasResumen

El presente informe se realiz el 12 de mayo del presente ao bajo las siguientes condiciones de trabajo: temperatura de 21C y una presin de 756 mmHg. A dichas condiciones se obtuvieron los resultados para una presion de succion constante y presin de descarga variable (SERIE 1) y para una presion de succion variable y presin de descarga constante (SERIE 2), junto a ello se tomaron los datos de potencia, voltaje, intensidad de corriente y tiempo. Con estos datos se determin la carga total, potencia, NPSH (disponible y requerido) y eficiencia de la bomba.

En base a los resultados antes mencionados se podr cumplir con el objetivo principal de la prctica, determinar por las curvas caractersticas de una bomba centrfuga monofsica. Dicha bomba presenta las siguientes caractersticas : marca Hidrostal, modelo 32-125-0.5M, potencia de 0.5Hp, con una frecuencia de 60Hz y una velocidad de 3450 RPM.

La carga mxima calculada fue de 12.4987m y la eficiencia mxima motor-bomba fue de 39.76% con un caudal de 0.00277. En base lo desarrollado es evidente que el caudal que desarrolla la bomba influye sobre la carga total, NPSH (disponible y requerido) y la eficiencia de la misma.

La eficiencia de la bomba es an baja y puede que no satisfaga las expectativas del comprador, lo que se recomienda es que se adecue una bomba ms apropiada para el objetivo ya que la que se mostr era momentnea y a lo mejor no tiene mantenimiento peridico.

I. Introduccin

Las bombas representan equipos mecnicos que sirven para elevar los lquidos y conducirlos de un lugar a otro, o lo que es lo mismo, comunicarles cierta cantidad de energa que les permita vencer la resistencia de las tuberas a la circulacin, as como, la carga que representa la diferencia de nivel entre el lugar de donde se toma el lquido y el lugar a donde se pretende llevar. Son mquinas hidrulicas que transforman el trabajo mecnico en trabajo elctrico. (Fernandez-2010), para esto transforman la energa mecnica de un impulsor rotatorio en la energa cintica y potencial y requerida. Los lquidos circulan del lugar de mayor energa al lugar de menor energa; el suministrarle de la bomba al lquido tiene el objeto de producir el gradiente necesario para establecer la circulacin y vencer las resistencias.

La bomba centrfuga es el tipo de bomba ms utilizado en la industria debido a su economa y versatilidad, adems de las diferentes ventajas que tiene con respecto a los otros tipos de bombas que hay en el mercado. En una bomba centrfuga, el lquido, por medio de la presin atmosfrica u otra presin de proceso, se ve forzado a pasar por un conjunto de labes en movimiento. Estos labes constituyen un impulsor que imprime velocidad, la cual se convierte en presin al descargar el lquido sobre el espacio disponible en la carcasa de la bomba. Para que esto se realice, es necesario abrir y cerrar las vlvulas adecuadamente, para evitar prdidas de agua.(Arthur-2006)

Si una bomba centrfuga trata de expulsar ms lquido del que puede absorber se producir un efecto de vaco en el interior de la bomba. Esto reducir la presin por lo que se producirn burbujas de vapor que principalmente rozaran a los labes de los impulsores de la bomba, a este fenmeno se le denomina cavitacin, que mecnicamente lo podemos definir como la ruptura del medio de lquido continuo bajo el efecto de tensiones excesivas, este fenmeno nos puede producir consecuencias negativas como la disminucin de la capacidad de bombeo y del rendimiento de la bomba. (Castillo-2013)

Objetivos general

Conocer mediante la experimentacin y la observacin el funcionamiento de una bomba centrfuga, utilizando conceptos y herramientas bsicas.

Objetivos especficos

Determinar y analizar la eficiencia a la cual opera la bomba centrfuga presente en el laboratorio. Evaluar la influencia de la variacin del caudal, con respecto a la carga total, eficiencia mecnica, potencia real, potencia til, NPSH (d) y NPSH (r). Evaluar la ocurrencia o no del fenmeno de cavitacin en la bomba centrfuga. Conocer la importancia que representa saber las caractersticas de funcionamiento de una bomba.

II. Materiales y Mtodos2.1 Materiales: 2.1.1 Equipo Una bomba centrfuga de HP Marca: Hidrostal Tipo: 32-125-0.5 Potencia: 0.5 HP Frecuencia: 60 Hz 3450 RPM Vacumetro de 0 a 30 pulg de Hg Manmetro tipo reloj de 0 a 30 Psi Vlvula de compuerta y globo Medidor de energa Tanque de hierro galvanizado Tanque de eternit

2.1.1 Accesorios Sistema de tuberas de 1.5 y 2 pulgadas

2.1.3 Instrumentos de medicin Cinta Mtrica Termmetro Cronmetro

2.2 Mtodos y Procedimiento

2.2.1 Parmetro de medicin.- Los Parmetros que deben medirse en condiciones normales de operacin y por lo menos dos ciclos de trabajo de produccin, para realizar una correcta evaluacin son los siguientes:

a) Caudal b) Carga c) Temperatura

Simultneamente a la realizacin a las mediciones del sistema de bombeo y al levantamiento de los datos de la bomba, es importante medir los parmetros elctricos del motor acoplado a esta

2.2.2 Ecuaciones para hallar los resultados necesarios.- Todos ellos han sido explicados en la parte de INTRODUCCIN o ANEXOS y se mostrar su uso en los ejemplos de CLCULOS. Clculo del Caudal (Q) Velocidad de succin y descarga (y ) Nmero de Reynolds de succin y descarga Factor de friccin de Darcy de succin y descarga de succin y descarga Presion de succion y descarga Altura del Proyecto (H) Potencia real Potencia til Eficiencia

2.2.3 Curvas caractersticas de una bomba centrfuga.- Las cuales sern explicadas en la parte de ANEXOS Curva Caudal Vs Eficiencia Curva Caudal Vs Energia (altura total) Curva Caudal Vs NPSH

2.2.4 Procedimientos:

Realizamos las mediciones de las partes de la bomba, as como de los dimetros y la altura desde el punto ms alto del sistema, hasta la superficie del agua. Ubicamos puntos de referencia para medir el caudal, asegurandonos de que las vlvulas se encuentren en buen estado Tomamos lecturas de dos series con seis corridas la de presion de succion constante y presin de descarga variable y de cinco corridas la de presin de descarga constante y presion de succion constante, teniendo cuidado de abrir y cerrar las vlvulas adecuadamente. Para medir el caudal, fue necesario conocer los dimetros, adems de tener cuidado al momento de descargar el fluido, es decir, utilizar el cronmetro.

III. Resultados y Discusiones

RESULTADOS

Tabla N 1 Condiciones de laboratorio

Temperatura 21

Presin 756

Tabla N2 Caractersticas de la Bomba Centrfuga

Potencia 0.5

Velocidad 3450

Frecuencia 60

Tipo32-125-0.5M

MarcaHIDROSTAL

Tabla N3 Propiedades del agua a 21C

Presin de Vapor 253.73

Viscosidad 0.000979

Densidad 998.08

Peso especfico 998.42

Presin atmosfrica 10300.154

Tabla N4 Caractersticas de las lneas de succin y descarga

SuccinDescarga

Dimetro nominal Cdula 4021

Dimetro interno (m)0.05250.0409

Rugosidad0.0090.0012

MaterialHierro galvanizadoHierro galvanizado

Tabla N5 Caractersticas del tanque de descarga

Largo 0.6

Ancho 0.6

Altura 0.6

rea 0.36

Volumen 0.216

Tabla N6 Presin de succin constante y presin de descarga variable (SERIE 1)

P succin P descarga Amperaje Potencia Voltaje

3153.670.63150

3134.170.75150

3114.50.9150

3,494.830.95150

3,8751150

4,25,551.05150

Tabla N7 Tiempo (s) que tard en subir 10 cm para Presin de succin constante y presin de descarga variable (SERIE 1)

Pd=15Ps=3Pd=13Ps=3Pd=11Ps=3Pd=9Ps=3.4Pd=7Ps=3.8Pd=5.5Ps=4.2

t131181311119

t231191412119

t3321914121110

t4331815131111

Tabla N8 Caudal para presin de succin constante y presin de descarga variable (SERIE 1)

Ps=3Pd=15Ps=3Pd=13Ps=3Pd=11 Ps=3.4Pd=9 Ps=3.8 Pd=7Ps=4.2Pd=5

Caudal 1 0.00120.0020.002770.003270.003270.004

Caudal 2 0.001160.001890.002570.0030.003270.004

Caudal 3 0.001130.001890.002570.0030.003270.0036

Caudal 4

0.001090.0020.002570.003270.003270.00327

Tabla N9 Presin de descarga constante y presin de succin variable (SERIE 2)

P descarga P succin Amperaje

Potencia Voltaje

2134.330.85150

2114.670.95150

2.5951150

4.574.831.03150

5.5551.1150

Tabla N10 Tiempo (s) que tard en subir cada 10 cm para presin de descarga constante y presin de succin variable (SERIE 2)

Ps=13Pd=2Ps=11Pd=2Ps=9Pd=2.5Ps=7Pd=4.5Ps=5Pd=5.5

t11512111011

t2 1511121010

t3 1510121010

t4 1515121410

Tabla N11 Caudal para presin de descarga constante y presin de succin variable (SERIE 2)

Pd=2Ps=13Pd=2Ps=11Pd=2.5Ps=9Pd=4.5Ps=7Pd=5.5Ps=5

Caudal 1 0.00240.0030.003270.00360.00327

Caudal 2

0.00240.003270.003270.00360.0036

Caudal 3

0.00240.00360.0030.00360.0036

Caudal 4

0.00240.00240.0030.002570.0036

Tabla N12 Caudal, velocidades, Reynolds y factor de Darcy (SERIE 1)

CorridaRepeticiones Q (m3/s) V succin V descarga Re succin Re descarga Fd succin Fd descarga

1 1 0,0012 0,55430,9134 29667,9 38086,1 0,02440,0229

1 20,00116 0,53590,8829 28683,136814,4 0,02450,0231

1 30,001130,5220,860127939,1 35863,7 0,02480,0233

1 40,00109 0,50350,8296 26948,9 34591,9 0,02500,0235

2 10,002 0,92391,522249450,1 63471,3 0,02150,0202

2 20,00189 0,87311,4385 46731,1 59981,3 0,02180,0204

2 30,00189 0,87311,438546731,1 59981,3 0,0218 0,0204

2 40,002 0,92391,522249450,1 63471,3 0,0215 0,0202

3 10,00277 1,27962,108368488,3 87910,0 0,0120 0,0186

3 20,00257 1,18721,9561 63542,7 81563,7 0,0202 0,0189

3 30,00257 1,1872 1,956163542,7 81563,7 0,0202 0,0189

3 40,00257 1,1872 1,956163542,7 81563,7 0,0202 0,0189

4 10,00327 1,5106 2,488980852,1103779,9 0,0190 0,0178

4 20,003 13858 2,283474172,4 95211,2 0,0194 0,0182

4 30,003 1,3858 2,283474172,4 95211,2 0,0194 0,0182

4 40,00327 1,5106 2,488980852,1103779,9 0,0190 0,0178

5 10,00327 1,5106 2,488980852,1103779,9 0,0190 0,0178

5 20,00327 1,5106 2,488980852,1103779,9 0,0190 0,0178

5 30,00327 1,5106 2,488980852,1103779,9 0,0190 0,0178

5 40,00327 1,5106 2,488980852,1103779,9 0,0190 0,0178

6 10,004 1,8478 3,044598900,1126946,9 0,0180 0,0170

6 20,004 1,8478 3,044598900,1126946,9 0,0180 0,0170

6 30,0036 1,6630 2,740189009,1114254,3 0,0185 0,0174

6 40,00327 1,5105 2,488980846,8103779,9 0,0190 0,0178

Tabla N13 Caudal, velocidades, Reynolds y factor de Darcy (SERIE 2)

CorridaRepeticiones Q (m3/s) V succin V descarga Re succin Re descarga Fd succin Fd descarga

1 1 0,00241,10871,826759341.276168,10,02050,0193

1 20,00241,10871,826759341,276168,10,02050,0193

1 30,00241,10871,826759341,276168,10,02050,0193

1 40,00241,10871,826759341,276168,10,02050,0193

2 10,0031,38582,283474172,495211,20,01940,0182

2 20,003271,51062,488980852,1103779,90,01900,0178

2 30,00361,66302,740189009,1114254,30,01850,0174

2 40,00241,10871,826759341,276168,10,02050,0193

3 10,003271,51062,488980852,1103779,90,01900,0178

3 20,003271,51062,488980852,1103779,90,01900,0178

3 3 0,0031,38582,283474172,495211,20,01940,0182

3 40,0031,38582,283474172,495211,20,01940,0182

4 10,00361,66302,740189009,1114254,30,01850,0174

4 20,00361,66302,740189009,1114254,30,01850,0174

4 30,00361,66302,740189009,1114254,30,01850,0174

4 40,002571,18721,956163542,781563,70,02020,0189

5 10,003271,51062,488980852,1103779,90,01900,0178

5 20,00361,66302,740189009,1114254,30,01850,0174

5 30,00361,66302,740189009,1114254,30,01850,0174

5 40,00361,66302,740189009,1114254,30,01850,0174

Tabla N14 Carga del sistema (SERIE 1)

CorridaRepeticioneshf descarga (m)hf succin (m)H sistema (m)

110,02870,001812,4987

120,02710,001712,4952315

130,02600,001612,4927555

140,02430,001512,4892957

210,07040,004411,1823957

220,06350,004011,167118

230,06350,00401811,167136

240,07040,004411,1823957

310,12440,00479,89680457

320,10880,00699,86349278

330,10880,00699,86349278

340,0880,00699,86349278

410,16590,01058,73041408

420,14280,00908,67425257

430,14280,00908,67425257

440,16590,01058,73041408

510,16590,01057,46039545

520,16590,1057,46039545

530,16590,01057,46039545

540,16590,01057,46039545

610,23710,01496,36495259

620,23710,01496,36495259

630,19650,01246,26517387

640,16590,01056,19039222

Tabla N15 Carga del sistema (Serie 2)

CorridaRepeticioneshf descarga (m)hf succin (m)H sistema (m)

110,09690,006076,955019607

120,09690,006076,955019607

130,09690,006076,955019607

140,09690,006076,955019607

210,14280,008986,372537889

220,16590,010456,428669404

230,19650,012336,503446456

240,09690,006076,263286669

310,16590,010456,08902777

320,16590,010456,08902777

330,14280,008986,032896255

340,14280,008986,032896255

410,19650,012336,880437101

420,19650,012336,880437101

430,19650,012336,880437101

44 0,10880,006866,668730116

510,16590,010456,81810972

520,19650,012336,892886772

530,19650,012336,892886772

540,19650,012336,892886772

Tabla N16 Datos calculados NPSHr Vs NPSHd (Serie 1)

CorridaRepeticionesQ (m3/s)NPSHdisponibleNPSH requerido

110,001209,18020,759

120,001169,18290,743

130,001139,18470,729

140,001099,18720,712

210,002009,11131,069

2 20,001899,96221,029

230,001899,96221,029

240,002009,95061,069

310,002779,87311,331

320,00257988091,265

330,002579,88091,265

340,002579,88091,265

410,003279,77291,487

420,003009,81761,404

430,003009,81761,404

440,003279,77291,487

510,003279,77291,487

520,003279,77291,487

530,003279,77291,487

540,003279,77291,487

610,004009,63491,702

620,004009,63491,702

630,003609,71391,586

640,003279,77301,487

Tabla N17 Datos calculados NPSHr Vs NPSHd (Serie 2)

CorridaRepeticionesQ (m3/s)NPSH disponibleNPSH requerido

110,002409,06491,209

120,002409,06491,209

130,002409,06491,209

140,002409,06491,209

210,003008,98031,404

220,003278,93641,487

230,003608,87821,586

240,002409,06491,209

310,003278,93641,487

320,003278,93641,487

330,003008,98031,404

340,003008,98031,404

410,003608,87821,586

420,003608,87821,586

430,003608,87821,586

440,002579,04261,265

510,003278,93641,487

520,003608,87821,586

530,003608,87821,586

540,003608,87821,586

Tabla N18 Clculo de eficiencia (Serie 1)

CorridaRepeticinP (util) kwP(real) kwn (eficiencia)

110,14690,550526,67

120,14190,550525,78

130,13820,550525,10

140,13330,550524,21

210,21900,625535,02

220,20660,625533,03

230,20700,625533,05

240,21900,625535,02

310,26840,67539,76

320,24820,67536,77

330,24820,67536,77

340,24820,67536,77

410,27950,724538,58

420,25480,724535,17

430,25580,724535,17

440,27950,724538,58

510,23890,7531,85

520,23890,75 31,85

530,23890,75 31,85

540,23890,7531,85

610,24930,7533,24

620,24930,7533,24

630,22080,7529,44

640,1982 0,7526,43

Tabla N19 Clculo de la eficiencia (Serie 2)

CorridaRepeticinP (util) kwP(real) kwn (eficiencia)

110,16340,649525,16

120,16340,649525,16

130,16340,649525,16

140,16340,649525,16

210,18720,700526,72

220,20580,700529,38

230,22920,700532,72

240,14720,700521,01

310,19500,7526,00

320,19500,7526,00

330,17720,7523,63

340,17720,7523,63

410,24250,724533,47

420,24250,724533,47

430,24250,724533,47

440,16780,724523,16

510,21830,7529,11

520,24300,7532,40

530,24300,7532,40

540,2430 0,7532,40

DISCUSIN DE RESULTADOS

En la Grfica N01, se muestra la eficiencia de la bomba para la serie 1 a diferentes caudales, donde se puede observar que la eficiencia mxima de la bomba es de a un caudal de (ver Tabla N18), por el comportamiento de la curva nos damos cuenta que a medida que sube el caudal tambin sube la eficiencia pero llega a un punto mximo y luego decrece, con lo que podemos decir que esta bomba no es muy eficiente a altas presiones, adems la eficiencia mxima de esta bomba se da en un corto intervalo de caudales (entre ), estas afirmaciones corroboran lo mencionado en la teora (Ing. Silva, Teora de bombas-diapositiva 22).

En la Grfica N07, se muestra la eficiencia de la bomba pero para la serie 2 a diferentes caudales, donde se puede observar que la eficiencia mxima de la bomba es de a un caudal de (ver Tabla N19), el comportamiento de su curva muestra que la eficiencia aumenta al aumentar el caudal, llega a un punto donde decrece pero luego vuelve a subir llegando a su punto mximo, el cual tambin se da en un intervalo corto de caudales , demostrando una vez ms que nuestros resultados coinciden con la mencionado en la teora (Ing. Silva, Teora de bombas-diapositiva 22).

En la Grfica N05 se puede apreciar la gran diferencia entre la potencia real o consumida por la bomba y la potencia til, que es la potencia que realmente recibe el fluido por parte de la bomba para que sta pueda fluir de un punto a otro. Se puede observar que la potencia til (otorgada al fluido) representa entre entre un respecto a la potencia que recibe la bomba, generalmente una potencia elctrica por parte de un motor, este porcentaje es caracterstico en estos tipos de bombas (centrifugas) adems de presentar otros tipos de dificultades, mencionadas en los prrafos anteriores. En la grfica No 2, se observa que la potencia real se encuentra dentro de los valores maximos y minimos, y presentando una relacin directamente proporcional, los datos de este grfico se relacionan con los del grfico No 4, ya que a medida que el caudal aumenta tambin aumenta el NPSHr y disminuye el NPSHd, es decir elevados caudales aumentan la potencia real y los riesgos de cavitacin en la bomba.

IV. Conclusiones

La bomba centrfuga, presente en laboratorio, opera con una eficiencia que va entre dependiendo de las condiciones de presin. Se encontr una eficiencia mxima del (a presion de succion constante y presin de descarga variable) y de (a presin de succin variable y presin de descarga constante).

Se determin que el caudal influye de forma directamente proporcional con la potencia real, potencia til, NPSHd, NPSHr y con la eficiencia (hasta cierto punto). Adems el caudal influye de forma inversamente proporcional a la carga neta o total (altura del proyecto).

Las Grficas N04 y N09 comparan el comportamiento de las curvas NPSH (d) y NPSH (r) respecto al caudal, se observa que los valores de NPSH (d) estn muy por encima que los valores de NPSH (r), tenindose: (no habr cavitacin), este resultado es de suma importancia al momento de tener que elegir una bomba pues nos asegura que no ocurra el fenmeno de cavitacin en nuestra bomba, llevando a un deterioro de la misma.

Cuando se desea disear un sistema de transporte de lquidos donde se use bombas, es necesario informarse acerca del funcionamiento de la misma, respecto a sus requerimientos energticos asociados con el flujo del fluido a travs de tuberas y accesorios, adems de conocer la energa que la bomba suministra al fluido (potencia til), estas caractersticas resultan determinantes cuando nosotros como ingenieros tengamos que decidir la eleccin de la bomba ms adecuada para el sistema de transporte de donde se esta evaluando.

V. Recomendaciones

Para tener una mayor exactitud en las lecturas de presin (hechas en el manmetro y vacumetro), es necesario colocar los dispositivos mencionados a una determinada distancia respecto a la posicin de la bomba. Esa distancia es determinada a partir de clculos de flujo de fluidos.

Se debe evitar estar prendiendo y apagando la bomba varias veces durante la prctica. Cuando la bomba se enciende debemos dejarla por un tiempo para que se estabilice y deje de tener efectos de la potencia de arranque.

En la tubera de descarga, a la salida de la bomba, debe instalarse una vlvula check y una vlvula de compuerta, en ese orden. La primera tiene por objeto evitar el retorno del lquido cuando se detenga la bomba, en el caso de la vlvula de compuerta, esta sirve para la regulacin del caudal y para interrumpir el flujo en el caso de eventuales reparaciones. Se recomienda que la tubera de succin tenga un dimetro mayor que la tubera de descarga. Para arrancar la bomba, se recomienda que la vlvula de descarga est parcialmente cerrada y la valvula de succion completamente abierta; luego abra la descarga lentamente para prevenir el golpe de ariete. Las vlvulas de compuerta no se deben abrir completamente en su utilizacin, sino en forma intermedia Si hubiera riesgo de ocurrir cavitacin (es decir en condiciones extremas), la regulacin debe hacerse paso a paso o mediante la admisin de aire en el punto de regulacin.

VI. Bibliografa Rivero Palacio, Federico. (2008). Mecnica de los fluidos, Bombas Centrfugas. Colombia. Ibarz, Albert y Barboza,Gustavo.(2005).Operaciones unitarias en la ingeniera de alimentos. Espaa, Mundi prensa. Jr., Arthur A. Bell. HVAC Equations Data and Rules of Thumb. sl.: McGraw, 2006 Cavitacion en bombas centrfugas: origen y efectos www.udec.cl/josefcastillo/cavitacion.pdf 11/07/2013

VII. AnexosPrincipios tericosLas bombas incrementan la energa mecnica del lquido, aumentando su velocidad, presin o elevacin, o las tres anteriores.Las dos clases principales son las bombas de desplazamiento positivo y las bombas centrfugas.(Ibarz, )

Figura 1.Fuente: Rivero Palacio, 2008

A) Bombas de desplazamiento positivo: Un volumen determinado de lquido es encerrado en una cmara, la cual se llena alternativamente desde la entrada y se vaca a una presin ms alta a travs de la descarga. A.1 Bombas reciprocantes: Las bombas de pistn, de mbolo y de diafragma son ejemplos de bombas reciprocantes. En una bomba de pistn, el lquido pasa a travs de una vlvula de retencin de entrada al interior del cilindro mediante la accin de un pistn y entonces es forzado hacia afuera a travs de una vlvula de retencin de descarga en el recorrido de regreso. La mayor parte de las bombas de pistn son de doble accin, es decir, el lquido es admitido alternadamente a cada lado del pistn, de manera que una parte del cilindro se esta llenando mientras otra se vaca. El pistn se acciona mediante un motor a travs de una caja reductora. La presin mxima de descarga para bombas de pistn comerciales es de alrededor 50 atm.Para presiones ms elevadas se utilizan bombas de mbolo. Un cilindro de pared gruesa y dimetro pequeo contiene un mbolo reciprocante perfectamente ajustado que es una extensin de la barra del pistn. Al final del recorrido del mbolo llena prcticamente todo el espacio del cilindro. Las bombas de mbolo son de simple efecto y por lo general son accionadas por un motor. Pueden descargarse a presiones 1500 atm o ms.En una bomba de diafragma, el elemento reciprocante es un diafragma flexible de metal, plstico o hule. Esto elimina la necesidad de empaques o cierres expuestos al lquido bombeado, lo que constituye una gran ventaja cuando se manipulan lquidos txicos o corrosivos. Las bombas de diafragma manejan de pequeas a moderadas cantidades de lquido, hasta alrededor de 100 gal/min, y pueden desarrollar presiones superiores a 100 atm. La eficiencia mecnica de las bombas reciprocantes vara entre 40 y 50% para bombas pequeas y de 70 a 90% para las grandes.La relacin entre el volumen del fluido descargado y el volumen barrido por el pistn o mbolo se llama eficiencia volumtrica. En las bombas de desplazamiento positivo la eficiencia volumtrica se mantiene casi constante al aumentar la presin de descarga, si bien disminuye algo como consecuencias de las fugas. Debido a la constancia del flujo de volumen, las bombas de mbolo y diafragma son muy utilizadas como bombas de medicin.(Singh-2001)

A.2 Bombas rotatoriasTienen nombre como bombas de engranaje, de lbulo, de tornillo, de leva y de aspa. A diferencia de las bombas reciprocantes, las bombas rotatorias no contienen valvulas de retencion.Las bombas rotatorias operan mejor en fluidos limpios y moderadamente viscosos y operan con presiones de descarga superiores a 200 atm.El lquido entra a la lnea de succin por la parte inferior de la coraza, es atrapado en los espacios que existen entre los dientes y la coraza y circula hacia la parte superior de la misma y finalmente es lanzado hacia la lnea de descarga. El lquido no puede volver a la cmara de succin debido al estrecho ajuste de los engranajes en el centro de la bomba.

B) Bombas centrifugasEs la segunda clase ms importante de bombas luego de las bombas de desplazamiento positivo, la energa mecnica del lquido se aumenta por la accin centrfuga. El liquido entra a travs de la conexion de succion concntrica al eje del elemento giratorio de alta velocidad llamado impulsor el cual esta provisto de aspas radiales inherentes con el mismo. El lquido fluye hacia fuera por el interior de los espacios que existen entre las aspas y deja al impulsor a una velocidad considerablemente mayor con respecto a la entrada del mismo.El fluido recibe energa del impulsor que a su vez se transmite al mismo por un par de fuerzas del eje motor que es accionado por motor de velocidad constante. (Ibarz- Barboza, 2005)Interpretacin de las alturas: Los fluidos, en su desplazamiento por una tubera, poseen una energa total, que se descompone en tres diferentes: Energas potencial: La debida a la altura geodsica de la partcula de fluido o altitud respecto de un plano horizontal cualquiera. Energa debido a la presin de fluido, llamada altura de presin. Energa cintica debido a la velocidad del fluido.La suma de las tres alturas (altura total) permanece constante en un fluido ideal a lo largo de una tubera (filamento de corriente) y es lo que se conoce como la ecuacin de bernoulli.

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Terminologa de Bombas CentrfugasCarga de una bomba centrfugaPara explicar la carga que desarrolla una bomba, se tomar, como ejemplo la instalacin que se muestra en la figura 2, en la que se tiene una sola tubera y una bomba que transporta el fluido entre dos depsitos. El lquido entra a la bomba por una toma de succin en el punto 1 y sale en la tubera de descarga por el punto 2, entregndole al fluido un trabajo. Aplicando la ecuacin de bernoulli entre los puntos 1 y 2, se tiene.

1-2 , despejando H, se tiene:

H: Es el trabajo que la bomba le entrega al fluido en unidades de longitud y se le conoce como carga de la bomba. Entre los puntos 1 y 2, la nica friccin que existe es la que se produce en el interior de la bomba y esta se incluye en el rendimiento de la misma, por lo tanto, se puede despreciar el trmino h1-2.=0. La diferencia de altura entre la entrada y salida de la bomba, Z2- Z1, suele ser muy pequea o igual a cero y puede ser eliminada de la ecuacin . Si las tuberias de succion y descarga son del mismo tamao las cargas correspondientes a la velocidad se cancelan, sin embargo, en general la tubera de succin es mayor que la de descarga, en este caso se ver que el trmino es muy pequeo la ecuacin se escribe entonces.

Es la diferencia entre la cabeza de descarga y la de succin, calculada a travs de un balance de energa mecnica entre los puntos de suministro del fluido y succin de la bomba y de la descarga de la bomba hacia su destino.

Donde:

Para esto, se define:

Carga Total (H).- Es la energa que necesita el lquido para vencer la altura esttica total ms las prdidas en las tuberas y accesorios del sistema.

Donde:

Carga esttica de succin.- Es la distancia vertical entre el nivel del agua que se bombea y el nivel medio de la bomba. Cuando la bomba aspira desde un nivel inferior al nivel medio, la presin en la tubera de succin es menor que la atmosfrica, por esta razn resulta negativa. Si el nivel de agua esta por encima del nivel medio, esta recibe el agua con una presin esttica por encima de la atmsfera y se considera positiva. Carga esttica de descarga.- Es la distancia vertical entre el nivel medio de la bomba y el nivel al cual se eleva el agua.Caudal o capacidad de la bomba: Es el volumen de lquido impulsado por una bomba en una unidad de tiempo .El gasto volumtrico se puede expresar como el producto de la velocidad del fluido por el rea transversal del ducto en el que fluye.

Carga esttica total: Es la distancia vertical entre los niveles del lquido en los puntos de succin y descarga.

figura 2. Elementos que conforman un sistema de bombeo Fuente: Rivero Palacio, 2008.

Carga de friccin: Es la carga, expresada en unidades de longitud, necesaria para vencer la resistencia de las tuberas de succin, descarga y los accesorios que contenga el sistema.Presin de succin: Se refiere a la altura desde la cual el fluido puede ser succionado por la bomba, pudiendo ser presin de succin positiva o negativa, dependiendo de la posicin relativa de la bomba con el nivel del fluido.Presin de descarga: Se refiere a la altura a la cual puede ser bombeada un fluido.Carga de la bomba o altura de bombeo: Caracteriza a la energa especfica cedida por la bomba al lquido.NPSH (Net Positive Suction Head): Es decir la carga de succin positiva, la cual se define como la diferencia entre la carga total de de succin menos la presin de vapor del lquido a la temperatura de bombeo, llamandose asi (disponible) que se reduce con los aumentos de capacidad por las prdidas de friccin en la tubera de succin y (requerida) aumenta como el cuadrado de la capacidad.Para que una bomba centrfuga opere satisfactoriamente, es necesario que el lquido no vaporiza dentro de la bomba o en lnea de succin ya que provocar un desgaste prematuro del impulsor (cavitacin) La NPSH es la presin atmosfrica menos la suma de de elevacin de succin y la presin de vapor del agua.

D

Para que la bomba opere correctamente, se debe cumplir que:

Donde:

NPSH disponible NPSH requerido

Potencia de una bomba centrfuga .- Es la energa requerida para transportar un fluido por unidad de tiempo.HPH (potencia que la bomba entrega al fluido) .- Es el producto del peso especfico del fluido por el flujo de operacin por el cabezal total desarrollado por la bomba a ese flujo de operacin:

Donde:

BHP (entrada a la bomba o potencia de freno).- Es la potencia que se entrega al eje de la bomba, conocida como la potencia de freno:

Donde:

Eficiencia de la bomba.- BPH y HPH deberan coincidir en el valor pero no lo hace debido a que siempre hay prdidas, aunque se sabe que para cualquier bomba se debe cumplir que HPH