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.
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
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
LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas
Figura 11 Curva característica Head vs. Caudal
UNI-FIQT 19
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Laboratorio de Bombas
d) CÁLCULOS DE BOMBAS EN PARALELO:
1 pulg cedula 40
UNI-FIQT 34
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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.
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