Calculo de un sistema de bombeoDescripción completa
Orientado a PetroleosDescripción completa
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CALCULODescripción completa
operaciones unitariasDescripción completa
Calcular potencias de bombas. Mecanica De Fluidos. Como hallar las perdidas primarias y secundarias de una bomba por medio de tablas. Numero de Reynolds Flujo laminar o turbulentoDescripción completa
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Ingenieria SanitariaDescripción completa
En la lista se puede observar el consumo de cada uno de los aparatos electricos que estan en el hogar y calcular la potencia
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Descripción: Propuesta de calculo Frigorífica
Descripción: informacion del curso laboratorio de hidraulica
BBA DOSIF
Descripción: dimensionamiento de un motor
AgitacionDescripción completa
INFORME DESARME DE BOMBA CENTRIFUGA
Diseño de una bomba radial top
Descripción completa
FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECURA
ESCUELA PROFESIONAL DE INDICE INGENIERIA INDUSTRIAL OBJETIVO
2
INTRODUCCIÓN
3
TEMA
CÁLCULO DE LA POTENCIA DE I. MARCO TEÓRICO 4 UNA BOMBA 1.1 Bombas Hidráulicas
4
1.2 Tipo Tipos s de Bom Bombas bas 5
PROFESOR
1.3 Potencia Potencia de una Bomba 8 1.4 Ele Elecci cción ón de de una una Bomb Bomba a Adecu Adecuad ado o
1 ING. SEGUNDO VÁSQUEZ
1.5 1.5 !al !alla las s de de Bom Bomba ba
12
GRUPO II. II. TRA TRABA BAJO JO DE 01 LABO LABORA RATÓ TÓRI RIO O
14
ALVAREZ RUMICHE CRISS
2.1 E"uip E"uipo o e #nstr #nstrum umen entos tos 14
15 CABRERA GIL SANDRO ALONSO
2.2 $bser%aciones
2.3 E&perien E&periencia cia 15
PILLACA LARREA RUB!N
2.4 'edición ( )álculo
1*
RE"ES HERRERA LUIS ALONSO 23
CONCLUSIONES
2#
LIN$OGRAF%A
2&
OBJETIVOS •
Determinar el cálculo de potencia de bomba de laboratorio.
•
Conocer los principios básicos para el cálculo de la bomba y su potencia.
•
Brindar información sobre los tipos de bomba y la elección de bomba adecuada.
•
Dar a conocer información aplicativa del tema.
23
INTRODUCCIÓN Es muy habitual en el transporte de fluidos utilizar elementos mecánicos que aportan energía y presión al mismo para favorecer o incluso posibilitar su movimiento y transporte. Estos elementos reciben el nombre de bombas hidráulicas. no de los parámetros más importantes de estos mecanismos es lo que llamaremos potencia hidráulica. !as bombas logran el trasiego de fluidos" debido a su capacidad de producir vacío" con lo cual se puede empu#ar el fluido hacia donde se desee transportar. E$iste una infinidad de bombas las cuales tienen distintas funciones" todo depende del tipo de fluido de la temperatura a la cual se va a transportar y la presión que se soportará. !a misión de las bombas es transformar la energía mecánica suministrada por un motor de arrastre %el&ctrico o de combustión interna' en energía oleo hidráulica. Dicho de otra manera" una bomba debe suministrar un caudal de aceite a una determinada presión. (demás de dar potencia a un sistema hidráulico para e#ercer una función determinada.
23
I. MARCO TEÓRICO I.1
BOMBAS HIDRAULICAS
na bomba de agua es una máquina hidráulica cuyo funcionamiento se basa en el )rincipio de Bernoulli" seg*n el cual" en un fluido ideal sin viscosidad" ni rozamiento" e incompresible que se encuentra en circulación por un conducto cerrado" su energía permanece constante en cada punto de su recorrido. !a energía que posee un fluido en movimiento se compone de tres componentes+ , Cin&tica+ Es la energía que posee el fluido debido a su velocidad de movimiento, De flu#o+ elacionado con la presión que posee, /ravitatoria+ Debido a la altitud del fluido.
Estas tres componentes de la energía se correlacionan con los mismos t&rminos que definen el )rincipio de Bernoulli+
23
2
v .ρ 2
P + ρ . g . h= constante
+
0iendo" v" la velocidad del fluido1" la densidad del fluido)" la presión del fluido a lo largo de la línea de corrienteg" la aceleración de la gravedad %2"34 m5s6'h" es la altura que alcanza el fluido en la dirección de la gravedad desde una cota de referencia. )ues bien" una bomba de agua es una máquina hidráulica que es capaz de transmitir energía al fluido que pasa a su trav&s" convirtiendo la energía mecánica que recibe a trav&s de su e#e en una energía 7hidráulica7 para el fluido" aumentando su velocidad" su presión o su altura" o todas las componentes a la vez" seg*n el )rincipio de Bernoulli.
I.2
TIPOS DE BOMBAS
0eg*n el principio de su funcionamiento" las bombas de agua se clasifican en dos grandes grupos+
BOMBAS VOLUMÉTRICAS O DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO 0e denominan así porque basan su funcionamiento en un órgano propulsor que genera de manera positiva un volumen o cilindrada. Este tipo de bomba dispone de una cámara donde se alo#a el fluido y cuyo volumen varía cuando la bomba entra en funcionamiento. En efecto" cuando las paredes de la cámara empu#an al fluido que contiene en su interior provoca un aumento de la presión de &ste" aumentando la energía del fluido. 23
( su vez" este tipo de bombas se subdividen en+
ALTERNATIVAS: )ueden ser de &mbolo o de membrana" y donde el volumen que confina el fluido varía por la acción de un &mbolo o de una membrana" respectivamente. En este tipo de bombas el movimiento del fluido es discontinuo" en pulsaciones" donde la aspiración y descarga del agua se realiza por la acción coordinada de válvulas.
Imagen 01 – Bombas Alternativas
ROTATIVAS: En este tipo de bombas el fluido se desplaza dentro de la cámara" desde una zona de ba#a presión hasta otra zona de alta presión donde está la salida. 0eg*n el órgano propulsor que mueve el fluido" pueden ser de paletas" de lóbulos" bombas de tornillo o de engrana#es.
Figura 02 – Bombas Rotativas
Bombas o!o "#$%m#&as:
23
En este tipo de bombas e$isten uno o más rodetes girando a gran velocidad y que aspiran el fluido. El rodete le comunica la energía cin&tica de rotación al fluido que es lanzado a gran velocidad hacia las paredes de la voluta" que al chocar convierte parte de la energía cinemática que lleva el fluido en presión.
Figura 03 – Tipos Rodete
Este tipo de máquinas generan un fluido continuo" empleándose para suministrar caudales altos con presiones moderadas. En función de la trayectoria que sigue el fluido al ser lanzado por el rodete se distinguen varios tipos de bombas+
RADIALES O CENTR'(U)AS: cuando el movimiento del fluido sigue una trayectoria perpendicular al e#e del rodete impulsor.
Figura 04 – Radiales o Centrifugas
23
A*IALES: cuando el fluido pasa por los canales de los álabes siguiendo una trayectoria contenida en un cilindro. Empleada para mover grandes caudales de agua.
Figura 0 ! A"iales
DIA)ONALES O HELICOIDALES: cuando la trayectoria del fluido se realiza en otra dirección comprendida entre las anteriores" es decir" en un cono coa$ial con el e#e del rodete.
I.+
POTENCIA DE UNA BOMBA
!a potencia se define como la rapidez a que se realiza un traba#o. En la mecánica de fluidos se modifica dicho enunciado y se considera que la rapidez con que se transfiere la energía. !a potencia de una bomba hidráulica es la relación entre la energía de flu#o proporcionada por la bomba y el tiempo que la misma ha estado en funcionamiento para comunicar dicha energía.
23
En un equipo de bombeo la potencia consumida por &ste no es igual a la potencia que finalmente se transmite al fluido y que es la potencia *til realmente.
En efecto" la potencia teórica o potencia *til %)u' que se transmite a un fluido" sea agua u otro cualquiera" y que se invierte en proporcionarle un caudal %8' y altura manom&trica %9' a su paso por el equipo de bombeo viene dado por la siguiente e$presión+ )u : 1 ; g ; 8 ; 9 Donde" )u" 8" 9" 1" g"
es la potencia proporcionada al fluido" en g5m=es la aceleración de la gravedad+ 2"34 m5s6.
(l producto %1 ; g' se denomina peso específico %?'" por lo que la e$presión anterior quedaría como sigue+ )u : ? ; 8 ; 9 0iendo" ?" el peso específico del fluido" en @5m=. 0eg*n obert !. Aott" la potencia que requieren las bombas se puede obtener con la siguiente ecuación+ P A =h A∗Y ∗Q
Donde+
23
P A = potenciaque se agregaal fluido h A pesoespecifico del fluido quecircu la a travésde labomba =
Q flujo volumetrico del fluido =
En todas las instalaciones siempre se producen p&rdidas" por lo que siempre la potencia de la bomba hidráulica debe ser mayor que la potencia teórica prevista. 0e define así el rendimiento" como el cociente entre la potencia *til necesaria y la potencia consumida por la bomba. Este valor siempre será menor que la unidad.
A esta potencia consumida habrá que sumar la pérdida de potencia calculada en el apatado anterior, por lo tanto:
Las
expresiones
que
hemos
obtenido
son
válidas
para
conducciones rectilíneas o con un gran arco de curvatura. Cuando en las tuberías hay codos, racores, o cualquier otro tipo de obstáculo, el abricante proporciona unas tablas en las que se indica una longitud equivalente a emplear en caso de cálculo, esta longitud sería la equivalente a una tubería rectilínea que produ!ese una pérdida de carga de la misma magnitud.
23
I.,
ELECCIÓN DEL MODELO DE BOMBA ADECUADO
)ara la selección del modelo adecuado de bomba %una vez establecido el tipo de &sta' se recurrirá a las llamadas curvas características de la bomba" aportadas por el fabricante de las mismas. 0e necesitan tres curvas diferentes+ • • •
!as de caudal y carga de la bomba" llamadas curvas 89 !as de potencia del motor necesario" >< !as de Carga )ositiva @eta de (spiración equerida %@)09r'
!as curvas características se construyen normalmente mediante pruebas realizadas con agua" por lo que sus datos se deben recalcular si se van a bombear líquidos con otras propiedades físicas. El modo de proceder" en el caso de las bombas centrífugas" para el empleo de estas curvas es el siguiente+ •
Conocer el fluido a bombear" la temperatura de bombeo y las propiedades
• •
físicas del fluido %densidad y viscosidad' a dicha temperatura. Establecer el caudal volum&trico a desarrollar %m=5h'. Conocer la carga de la bomba" para lo que hay que determinar
•
previamente las alturas totales de impulsión y aspiración. Con la carga y el caudal que se precisan se ha de acudir a la curva 89 y" fi#ando estas dos magnitudes" determinar el diámetro del rodete" que en caso de no resultar un valor e$acto nos llevaría a escoger el valor mayor más cercano.
23
•
Con el diámetro de rodete determinado y el caudal" en la curva de potencia se determina el consumo de la bomba. El valor leído en la curva
•
ha de incrementarse en un 4 como margen de seguridad. inalmente y en la curva de @)09r se determina dicho valor" para el caudal desarrollado.
En la actualidad hay disponibles programas informáticos" suministrados por los fabricantes" que realizan la función de las curvas características. )ara el caso de las bombas rotativas %de desplazamiento positivo' la elección del modelo adecuado requerirá conocer la viscosidad del fluido a bombear así como el caudal a desarrollar. Con estos dos valores" y sobre la curva característica de la bomba" se elige el modelo recomendado por el fabricante" que tambi&n deberá de suministrar datos como la potencia del motor.
I.-
(ALLAS EN BOMBAS
M&a$#smos " Ds/as! !os procesos de desgaste más comunes son+ desgaste abrasivo" desgaste adhesivo" desgaste por erosión" desgaste por cavitación" desgaste corrosivo y desgaste por fatiga. Desgaste (brasivo+ 0e refiere al corte del metal por partículas duras o una superficie áspera. Este tipo de desgaste puede disminuirse removiendo los restos de manufactura antes de iniciar el traba#o. !ubricación de bombas hidráulicas+ na fuente de fallas en las bombas hidráulicas es la mala lubricación. Auchos componentes en el pistón están en contacto deslizante. Este desgaste por deslizamiento afecta el rendimiento del plato y del e#e del pistón. Desgaste en esta superficie puede facilitar las fugas" que aumentarán con fluidos menos viscosos. Este desgaste tambi&n impacta en gran medida el rendimiento de la bomba en general.
23
$idación del luido+ !os fluidos forman ácidos debido a la o$idación. Esto es acelerado por la operación e$tendida a altas temperaturas. 0obreFpresurización+ na bomba hidráulica no debe ser sometida a presiones de operación más altas que esas para las que ha sido diseGada. !a sobreF presurización tambi&n se puede causar por fallas de componentes. Desgaste por Erosión+ )artículas de líquido o impregnación de gotas de líquido en la superficie causan el desgaste por erosión. Desgaste por Cavitación+ !a cavitación se da cuando hay un n*mero e$cesivo de burbu#as de gas. !uego de repetidas implosiones" el material se daGa por fatiga" resultando en daGos en forma de agu#eros. Desgaste Corrosivo+ Este tipo de daGo se relaciona con ataques electroquímicos al metal. (lgunas causas comunes de corrosión son la condensación del agua en la humedad del ambiente" vapores corrosivos en la atmósfera" procesamiento de químicos corrosivos como lo son los refrigerantes y limpiadores" presencia de ácidos de descomposición o e$posición a metales activos" etc. Desgaste por atiga+ !a fatiga es favorecida por áreas de contacto pequeGas" cargas altas y fle$ión repetida ba#o ciclos o deslizamientos recíprocos. 0i el esfuerzo aplicado es mayor al esfuerzo de fluencia del material" el proceso es acompaGado de calor por fricción y flu#o plástico del material. Cambios estructurales tambi&n se observan en el material.
23
II. TRABAJO DE LABORATORIO II.1
E0UIPO E INSTRUMENTOS
TUBERÍAS DE PVC
TANQUE DE AGUA
BOMBA
MEDIDOR DE FLUJO
VALVULAS
WINCHA 23
TERMOMETRO*
II.2
CRONÓMETRO
OBSERVACIONES
•
(notar la temperatura inicial antes de realizar la e$periencia o antes de
•
tomar la primera medición del caudal. %(sumimos 6HC' Encender la bomba para trasladar el agua del tanque a trav&s de
•
sistema de tuberías previamente ensamblados. Ierificar que el rotor del sensor de flu#o del impulsor funcione de la
•
manera adecuada al encender el equipo. Jomar los datos lo más precisos y e$actos posibles a fin de obtener
•
una me#or interpretación de los mismos. Kdentificar el diámetro de los tubos y las longitudes Kdentificar los accesorios que causen perdidas en el sistema de tuberías. Debido al tamaGo del módulo utilizamos una bomba de pocos caballos de
•
fuerza. )udimos apreciar en la parte inferior del tanque una pequeGa fuga" la cual
• •
obviamos en el procedimiento.
II.+
E*PERIENCIA
Con el sistema de tuberías ya armado y el tanque de agua lleno se dispuso a tomar la temperatura inicial del fluido y luego a encender la bomba a fin de dar inicio trayecto de fluido a trav&s de los ductos" con el cronometro en mano y material de apunte se tomaron medidas en el sensor de flu#o en intervalos aleatorios de 4L segundos- en los cuales se determinó el flu#o de cada iteración hallando la variación de medidas de flu#o tomadas al inicio y al fin de cada repetición. 23
!uego se procedió a la medición de las tuberías y la identificación de los diámetros de las mismas" tambi&n se lleva a cabo el reconocimiento de los accesorios que generarían perdidas en el sistema de tuberías. 9abiendo recopilado los datos se pasó a efectuar los cálculos a fin de obtener las perdidas por fricción del módulo.
II.,
MEDICIONES CLCULO
23
#$dulo Tuber%a &rupo 01 – 'labora(i$n )ropia
Datos generales para el cálculo+
CAUDAL: T#m3o 4s5
Vo67m$ 4m+5
Ca7"a6 4m+8s5
4L 4L 4L 4L PROMEDIO
L.LLM L.LLM L.LLM L.LLM 9.99,
L.LLLM L.LLLM L.LLLM L.LLLM 9.999,
DIMETRO REAS: Diámetro Nrea
1 376/a"a L.L=LM O.636PFM
376/a"a L.L6= M.==OPFM 23
; 376/a"a L.L43 4.2QLOPFM
C%6&76o " 6as 3"#"as 3o <#&&#=$ lu#o volumetrico+ 8 )resion en el punto 4 )resion en el punto 6 Ielocidad en el punto 4 Ielocidad en el punto 6
L.LLLM L L L L.2666
Elevacion en el punto 1 = Elevacion en el punto 2 =
Peso especifico
9.78
kN/m3
0.14 0.41
Viscosia cinematica
Tuberia 1* "iamet#o$ " = &u'osia e la pa#e$
0.023% 3.00E!07
m m
1.7)
m
e: (on'itu$ ( =
23
m=5s >)a >)a m5s m5s
8.94E!07
m2 /s
(rea+ * = "5e : (5" = Ielocidad del flu#o : Carga de velocidad : @umero de eynolds : actor de friccion+ f :
Ielocidad del flu#o : Carga de velocidad : @umero de eynolds :
0.0304 3.00E!
m m
07 0.33
m
O.6QEF
m6
LM 4L4=== 44 L.
m5
L.L4 4.3OER LM
23
s m
)erdidas de energ%a en la
+
tuber%a 2* ,u-e#ia$ + 1 = f(/" =
26.66
8ty.
Resultado
)&rdida total de energía (tot = Carga total sobre la bomba+ *
s*
=
)erdida de energía (1 =
4.Q3 6.L
m m
)otencia agregada al fluido+ P *
L.L4
><
= Eficiencia e la -om-a =
0.3%
Po!$&#a " $!a"a a 6a
2.2+
>?
bomba: ) I +
CONCLUSIONES 23
L.L=
m
(l finalizar este tema se puede llegar a la conclusión que las bombas a lo largo de los aGos han sido creadas y me#oradas para facilitar nuestro traba#o y usadas para una cantidad sin fin de aplicaciones. ( la hora de seleccionar una bomba para una de estas aplicaciones siempre se deben tomar en cuenta ciertos parámetros como lo son la velocidad específica" el tamaGo del impulsor y la velocidad de operación" de modo que las características del funcionamiento dela bomba en relación al sistema en el cual opera sean tales que el punto de funcionamiento este cerca del punto má$imo de rendimiento" optimizando de esta manera el rendimiento de la bomba y minimizando el consumo de energía.
a&#o$)73osBombo.3"< EFeducativa. )otencia 9idraulica. !!3:88"7&a!#a.&a!"7.s8,,991-8a76a8a&#os83os#!o#o8,-98,F1 G8!m682-3o!$&#a#"76#&a.!m6 Cálculo de Knstalaciones de Bombeo de (gua. !!3:88#$/m&a$#&a.&om8!7!o#a6sma$a68!7!o#a6$29.!m6s&&#o$21 Calculo de Bombas y tuberías.
•
!!3:88.7/.s8a76a#!7a63<&#K8Bbombas!7b#as.!m6 Calculo de la potencia de la bomba. !!3:88s#sb#b.7$msm."7.38b#b#!7a6"a!a8!s#s8#$/$#8mo$/!m8a$ oG.3"<
