Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingniería Química e Industrias Extractivas Departamento de Ingenieria Quimica Petrolera
Practica:BOMBAS Integrantes: Cruz Dominguez Ruben Diaz Alonso Miguel Angel
Profesor: Ing. Higinio Frías Ríos
Materia: Ingeniería Mecánica Grupo : 3PV61 Fecha de entrega: 14 – Junio – Junio – – 2017 2017
Marco Teórico Las bombas centrífugas son las más usadas en las industrias. Se utilizan para desplazar líquidos a través de un sistema de tuberías, accionadas principalmente por motores eléctricos y de combustión interna. Estas bombas crean un flujo utilizando la energía cinética de un rodete giratorio para generar el movimiento del fluido. La eficacia de una bomba centrífuga depende del rendimiento de este rodete. Clasificación de las bombas centrífugas Debido a la gran variedad de Las bombas centrífugas, estas pueden clasificarse como:
Bomba centrífuga voluta: El impulsor descarga en una caja espiral que se expande progresivamente, proporcionada en tal forma que la velocidad del líquido se reduce en forma gradual. Por este medio, parte de la energía de velocidad del líquido se convierte en presión estática. Bomba centrífuga difusor: Los álabes (rueda perfilada) direccionales estacionarios rodean al rotor o impulsor en una bomba del tipo de difusor. Estos pasajes con expansión gradual cambian la dirección del flujo del líquido y convierten la energía de velocidad a columna de presión. Bomba centrífuga turbina: En este de bomba tipo se producen remolinos en el líquido por medio de los álabes a velocidades muy altas dentro del canal anular en el que gira el impulsor.
Las bombas centrífugas horizontales
Las bombas centrífugas verticales
Las bombas centrífugas con el eje de giro Las bombas centrífugas con el eje en posición vertical tienen el motor a un de giro horizontal tienen el motor a nivel superior al de la bomba y trabajan la misma altura. Éste tipo de bombas se utiliza para el
funcionamiento en seco. El líquido siempre rodeadas por el líquido a llega siempre a la bomba por medio bombear. de una tubería de aspiración.
Existen otras clasificaciones de las bombas centrífugas, basadas en los tipos de flujo
Bomba centrífuga de flujo radial: En el caso de flujos bajos y altas presiones, la acción del rotor de la bomba centrifuga es en gran medida radial. Bomba centrífuga de flujo axial: Las bombas de flujo axial desarrollan su columna por la acción de impulso o elevación de las paletas sobre el líquido. Bomba centrífuga de flujo mixto: Las bombas de flujo mixto desarrollan su columna parcialmente por fuerza centrífuga y parcialmente por el impulsor de los álabes sobre el líquido. El diámetro de descarga de los impulsores es mayor que el de entrada.
En la gran variedad de las bombas centrífuga encontramos las siguientes características:
Elemento giratorio: Formados por un eje y uno o varios rodetes. Elemento estacionario (carcasa). Elementos de cierre. Aumenta la energía del fluido por la acción de la fuerza centrífuga. Se adapta a trabajos a velocidades altas. El líquido sale perpendicular al eje de rotación del álabe o rodete. En bombas de alta presión pueden emplearse varios rotores en serie. En las bombas de baja presión, el difusor es un canal en espiral. En el caso de flujos bajos y altas presiones, la acción del rotor es en gran medida radial. En flujos más elevados y presiones de salida menores, la dirección de flujo en el interior de la bomba es más paralela al eje del rotor. Flujo mixto es cuando la transición de un tipo de condiciones a otro es gradual, y cuando las condiciones son intermedias. Las bombas centrífugas, al contrario que las de desplazamiento positivo, no son auto aspirantes y requieren de cebado previo al funcionamiento.
Aplicaciones de las bombas centrífugas
• Sistemas de tratamientos de aguas • Maquinas lavadoras • Procesos químicos • AgricultoraFertilizantes y otros Utilización de las bombas centrífugas • Manejo de solventes • Circulación de agua en Chiller • Solventes calientes y cáusticos • Ácidos, alcalinos, Glicoles Bombas de desplazamiento positivo. Características generales de funcionamiento Las bombas de este tipo son bombas de desplazamiento que crean la succión y la descarga, desplazando agua con un elemento móvil. El espacio que ocupa el agua se llena y vacía alternativamente forzando y extrayendo el líquido mediante movimiento mecánico. El término “positivo”, significa que la presión desarrollada está limitada solamente por la resistencia estructural de las distintas partes de la bomba y la descarga no es afectada por la carga a presión sino que está determinada por la velocidad de la bomba y la medida del volumen desplazado.
Las bombas de desplazamiento positivo funcionan con bajas capacidades y altas presiones en relación con su tamaño y costo. Este tipo de bomba resulta el más útil para presiones extremadamente altas, para operación manual, para descargas relativamente bajas, para operación a baja velocidad, para succiones variables y para pozos profundos cuando la capacidad de bombeo requerida es muy poca. CLASES DE BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Hay dos clases de bombas de desplazamiento positivo: a) Las de pistón o reciprocantes, que desplazan el liquido por la acción de un émbolo o pistón con movimiento rectilíneo alternativo, o con movimiento de oscilación. b) Las rotatorias, en las cuales, el desplazamiento se logra por el movimiento de rotación de los elementos de la bomba. 1 Bombas reciprocantes Características de funcionamiento En las bombas reciprocantes el pistón crea un vacío parcial dentro del cilindro permitiendo que el agua se eleve ayudada por la presión atmosférica. Como hace falta un espacio determinado de tiempo para que se llene el cilindro, la cantidad de agua que entra al espacio de desplazamiento dependerá de la velocidad de la bomba, el tamaño de las válvulas de entrada y la efectividad del material sellante de las válvulas y del pistón. Debido a la resistencia friccional que se desarrolla en sus partes en movimiento, las bombas reciprocantes tienen una eficiencia relativamente baja; las pérdidas en las correas, los engranes y las chumaceras se añaden a la resistencia de las partes móviles para dar un rendimiento bajo en proporción a la potencia suministrada por la unidad motriz. Las válvulas de las bombas de pistón son de dos tipos las de succión, que permiten la entrada al espacio de desplazamiento, y las de descarga, que dejan que el agua pase hacia el tubo de descarga, Estas válvulas operan por la fuerza que ejerce sobre ellas el peso del agua, o por la acción ejercida por elemento de desplazamiento
Tabla de datos experimentales Pin(cmHg) Pout(Kg/m2)
Corrida
rpm
w(g)
t(seg)
V(L)
0
2101
550
8.5
0.8
0
30
1
2106
800
11
0.68
17.84
30
2
2108
950
15
0.5
11.85
30
3
2106
1050
7.5
0.4
10.5
30
4
2098
1050
19
0.32
8.5
30
5
2092
1100
10.5
0.28
8.63
30
6
2101
1100
21.5
0.22
6.69
30
Datos adicionales:
Velocidad del motor: 2296 RPM
Brazo: 0.212m
Densidad del agua: 1000 kg/m3
δ=0.9972 kg/dm3
Se muestran los cálculos correspondientes a la segunda corrida, ya que algunos resultados son función del tiempo y para la primera corrida serían cero.
= = 0.00.00493 ℎ = 6.0538 ℎ = = + = 6800 ∗ 1 10+8.5 ∗(0.113595) = 8.2954 6 . 0 538 ∗ ∗ δ = 367 = ℎ ∗8.2954367 ∗0.9972 kg/dm3 = 0.1364 = ∗ ∗ == 0.0.18691∗9.7 8∗ ∗ 0.212 = 1.6586 ∗ ∗0.10197 1 = 0.7457∗= ∗0.3709716 = 0.7457∗0.1691 ∗ ∗ 2106716 = ∗ 100 = 00..13364709 ∗ 100 = 36.78%
1. Gasto volumétrico
2. Altura manométrica (dado que no hay accesorios es igual a la altura geométrica)
3. Potencia hidráulica
4. Torque
5. Potencia al freno
6. Eficiencia
Tabla de resultados (se omitieron las corridas en las que se obtuvieron alturas manométricas negativas)
Q(m3 /hr)
H(m)
PH(KW)
9.155575
0
torque
0
PF(KW)
ɳ (%)
0.11628129 0.25444094
0
6.05381166
8.29545 0.13645362 0.16913642 0.37097668 36.7822635
9.11392405
7.03925 0.17432031 0.20084949 0.44095317 39.5326141
10.2857143 5.019625 0.14028846 0.22199155 0.48690689 12.7058824
28.812173
5.78305 0.19965398 0.22199155 0.48505729 41.1609077
12.5144844 4.227475 0.14375078 0.23256257
0.506702 28.3698861
16.1434978 5.122925 0.22471489 0.23256257 0.50888189 44.1585544
BOMBA CENTRÍFUGA
) m ( H
60
0.6
50
0.5
40
0.4
30
0.3
20
0.2
10
0.1
0
0 0
6.053811659 9.113924051 10.28571429 12.70588235 12.51448436 16.14349776
Q(m3/hr) H(m)
ɳ(%)
PF(KW)
BOMBA DE ÉMBOLO Tabla de datos experimentales Corrida 0
Pin(cmHg )
Pout(mH2O )
6
0
t(seg) 12.87
w(g)
rpm 350
Δz(m)
805
0.1
1
6
4
12.69
450
812
0.1
2
6
8
12.89
950
812
0.1
3
6
12
12.58
1200
811
0.1
4
6
14
12.25
1500
814
0.1
5
6
16
12.22
1500
815
0.1
Datos adicionales: Brazo: 0.207 m
Diámetro tanque grande: 0.245 m
Diámetro pistón: 0.0445 Carrera: 0.0413m m
Diámetro tanque pequeño: 0.058 m Dientes engrane mayor: 72
Dientes engrane menor: 14
1. Gasto real
0 . 2 45 0. 0 58 = 4 ∗ ∆ ∗ = 4 ∗ 0.1 ∗ 12.87 = 0.0003 = 1.1525 ℎ 805 = ∗ ó ∗ ∗ ∗ 60 = ∗ 0.0445 ∗ 0.0413 ∗ = 3.1025
2. Gasto teórico
3. Altura manométrica (dado que no hay accesorios es igual a la altura geométrica)
11 2 )+6 ∗(0.113595) = = = +0.8 157= 02 ∗( = 805 ∗(7414) = 4255 = ∗ = ∗ ∗ = 0.35 ∗9.78 ∗ 0.207 = 0.7085 ∗ = 1.789∗10=−0.0 ∗053 ∗ = 1.789∗10− ∗4255 ∗0.7085 ∗ = 1.3 41030.7085 = 1.34103∗ ∗12.87 = 0.0410
4. Velocidad del vástago
5. Torque
6. Potencia hidráulica 7. Potencia al freno
8. Eficiencia
Tabla de resultados
= ∗ 100 = 00..00053410 ∗100 = 13.13%
Corrida
Q [m3 /hr]
H(m)
Velocidad Vástago
Torque
PH (HP)
1
3.102473648
0.8157
4255
0.708561
0.0053937
2
3.129451679 2.19698
4292
0.911007 0.00699507
0.053533
13.0668278
3
3.129451679 3.57826
4292
1.923237 0.01476736
0.1112606
13.2727668
4
3.125597675 4.95954 4286.714286 2.429352 0.01863053 0.14400292 12.9376088
5
3.137159688 5.65018 4302.571429
3.03669
0.02337431 0.18485273 12.6448305
6
3.141013693 6.34082 4307.857143
3.03669
0.02340303 0.18530655 12.6293597
PF (HP)
ɳ (%)
0.04105445 13.1379301
BOMBA DE ÉMBOLO 14
0.025
12 0.02 10 ) m ( H
0.015
8 6
0.01
4 0.005 2 0
0 3.102473648
3.129451679
3.129451679
3.125597675
3.137159688
3.141013693
Q(m3/hr) H(m)
ɳ(%)
Ph (HP)
Conclusión: Las bombas son dispositivos muy importantes en la industria ya que estas ayuda a transportar fluidos de un lugar a otro por tuberías, es por eso que se debe tener la información necesaria y revisar el comportamiento de las bombas. En la industria petrolera su principal función es transportar las gasolinas y crudo por todo el país por los oleoductos, así como bombear el crudo de los pozos o yacimientos Una centrífuga se usa para grandes caudales y bajas presiones, en cambio la de desplazamiento positivo para caudales bajos y presiones elevadas. Esto se debe básicamente al modo en que se produce la presión, en la centrífuga es frenando un fluido, mientras que en la otra es presionándolo reduciendo su volumen. Nuestros resultados nos muestran que se tiene una mejor altura con una bomba de desplazamiento positivo que con una centrifuga y que la con centrifuga tenemos un mejor caudal. Las dos bombas son útiles para mover un fluido pero dependerá el tipo de aplicación que le demos y así saber que bomba funciona mejor ya sea para tener una mayor altura o mejor caudal, eso dependerá del uso que se le dé o lo que se necesite más. Con esto podemos concluir que nuestra experimentación se llevó a cabo de una forma correcta.
Referencias https://www.quiminet.com/articulos/las-bombas-centrifugas-26776.htm https://www.maqpower.com.mx/productos/price-pump/bombas-centrifugas/ http://www.ingenierocivilinfo.com/2011/11/bombas-de-desplazamientopositivo.html http://www.academia.edu/8014551/BOMBA_CENTR%C3%8DFUGA_DEFINICI% C3%93N_Las_Bombas_centr%C3%ADfugas_tambi%C3%A9n_llamadas_Rotodin %C3%A1micas http://www.teisa.com.mx/bombas-centrifugas.shtml