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Universidad Naciona l Mayor De San Marcos Facultad De Química Química e Ing. Química E.A.P. Ingeniería Agroindustrial Agroindustrial

INDICE 1. Resumen Resumen ……………… ……………………… ……………… ……………… ……………… ……………… ……………… ……………1 ……1 2. Introducc Introducción ión ………………… ………………………… ……………… ……………… ……………… ……………… …………….. ……..22 3. Principio Principioss Teóric Teóricos…… os…………… ……………… ……………… ……………… ……………… ……………… …………..3…..3- 5 4. Cuadro Cuadro de de datos datos teóricos teóricos  e!peri e!perim"nta m"nta#es… #es………… ……………… ……………… ………$-12 $-12 4.1. Cuadro de datos e!perimenta#es emp#eados para #os c%#cu#os. 4.2. Cuadro de datos ca#cu#ados.

5. E&emp#o E&emp#o De C%#cu#os……… C%#cu#os……………… ……………… ……………… ……………… …………….. …….......... .........13-15 .13-15 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.$ 5.0

Ca#cu#o Ca#cu#o de de e# cauda#' cauda#'() () C%#cu#o C%#cu#o de *e#ocidad *e#ocidad promedio promedio C%#cu#o C%#cu#o de Presión Presión a+so#u a+so#uta ta C%#cu#o C%#cu#o para para , ' - - ) C%#cu# C%# cu#o o para para NP/, NP/,R C%#cu#o C%#cu#o de potencia potencia Ca#cu#o Ca#cu#o para para eicien eiciencia cia

$. n%#isis n%#isis  Discusió Discusión n De Resu#tados… Resu#tados………… ……………… …………….. ……..……… ………1$ 1$ 0. Conc#usio Conc#usiones nes  Recomendacion Recomendaciones…… es…………… ……………… ……………… ……………1 ……100 . i+#io6ra i+#io6ra7a…… 7a…………… ……………… ……………… ……………… ……………… ……………… …………..… …..……..1 …..1 8. p"ndice p"ndice……… ……………… ……………… ……………… ……………… ……………… ……………… ……………… ………18-23 18-23

0

1. Resumen

Universidad Naciona l Mayor De San Marcos Facultad De Química Química e Ing. Química E.A.P. Ingeniería Agroindustrial Agroindustrial

La practica realizada en el laboratorio, una presión de 756mmHg. El propósito de este experimento experimento fue aprender aprender acerca del funcionamiento funcionamiento de una bomba centrifuga ya que las bombas centrfugas tienen un uso muy extenso en la industria ya que son adecuadas casi para cualquier ser!icio. "ara ello obser!amos y manipulamos las presiones tanto de descarga como de succión para as poder !er la eficiencia que tiene a bomba, pre!iamente se tomo un !olumen de referencia, y tomamos las medidas de los tiempos cuando la presión se succión es constante y la se descarga !a !ariando, y luego los tiempos cuando la presión de descarga es constante y la presión de succión !a !ariando. #on los datos datos tomados tomados y medida medidass de los tubos tubos tanto de descar descarga ga como como de succió succión n y apuntando apuntando los accesorios que se encuentran en las tuberas, con ello se realizaron un con$unto de c%lculos, para &allar los caudales, la !elocidad de descarga y de succión, presiones absolutas, la altura de presión total 'H(, la potencia, los )"H*, la eficiencia, eficiencia, tambi+n para los c%lculos se empleo tablas para determinar !alores como de actor de fricción fricción 'f(, )"*H, rugosidad relati!a relati!a '-/(, tambi+n las longitudes equi!alentes equi!alentes de los accesorios, accesorios, y una gr%fica caracters caracterstica tica de la bomba empleada, empleada, las cuales se encuentra encuentra en el ap+ndice. Es probable probable que durante el proceso proceso &ayan ocurrido ocurrido ciertos errores, errores, como al tomar el tiempo, tiempo, por las condiciones, al no poner la medida exacta de presión ya que oscilaba, y los errores propios por el tiempo de uso que tiene la bomba, los cuales no nos da una gr%fica tal como debera ser. En esta pr%ctica lo principal es !er que tipo de bomba con eficiencia necesaria se puede emplear ya que para para una empr empres esa a como como para una casa casa si se desea desea obte obtener ner una bomba bomba cent centri rifug fuga a estas estas no necesariamente tiene que tener las mismas.

1

2.

Introducción

Universidad Naciona l Mayor De San Marcos Facultad De Química e Ing. Química E.A.P. Ingeniería Agroindustrial

El comportamiento de los fluidos es importante para los procesos de ingeniera en general y constituye uno de los fundamentos para el estudio de las operaciones unitarias. El conocimiento de los fluidos es esencial, no solo para tratar con precisión los problemas de mo!imiento de los fluidos a tra!+s de las tuberas, bombas y otro tipo de equipos de proceso, sino tambi+n para el estudio del flu$o de calor y de muc&as operaciones de separación que dependen de la difusión y transferencia de masa. Existen bombas que se utilizan para cambiar la posición de un cierto fluido. 0n e$emplo lo constituye una bomba de pozo profundo, que adiciona energa para que el agua del subsuelo salga a la superficie. 0n e$emplo de bombas que adicionan energa de presión sera un acueducto, en donde las alturas, as como los di%metros de tubera y !elocidades fuesen iguales, en tanto que la presión es aumentada para !encer las p+rdidas de fricción que se tu!iesen en la conducción. En la mayora de las aplicaciones de energa conferida por una bomba es una mezcla de las tres, 'posición, presión y velocidad) , las cuales se comportan con los principios de la mec%nica de fluidos.

2

3. Principios Teóricos


9:; Es un aparato el cual realiza el traba$o de impulsar lquidos a tra!+s de tuberas y canales de conducción. Los lquidos a !eces se mue!en por gra!edad desde tanques ele!ados, o desde un 1soplador1 'recipiente de almacenamiento presurizado por una fuente externa de gas comprimido(, aunque los aparatos m%s comunes para este propósito son las bombas. Las bombas incrementan la energa mec%nica del lquido, aumentado su !elocidad, presión o ele!ación, o las tres anteriores. Las unidades de desplazamiento positi!o aplican presión directamente al lquido por un pistón reciprocante, o por miembros rotatorios, los cuales forman c%maras alternadamente llenas o !acas del lquido.

TIP9/ DE 9:/ 9:/ DE DE/P<=:IENT9 P9/ITI*9 Es la primera clase mas importante de bombas, un !olumen determinado de liquido es encerrado en una c%mara, la cual se llena alternati!amente desde la entrad y se !aca a un aprensión mas alta a tra!+s de la descarga.Existen dos subclases de bombas de desplazamiento positi!o. 

2ombas reciprocantes3 La c%mara es un cilindro estacionario que contiene un pistón o embolo.



2ombas rotatorias3 La c%mara se mue!e desde la entrada &asta la descarga y regresa de nue!o a la entrada.

9:/ CENTRI>?@/ Es la segunda clase mas importante de bombas, la energa mec%nica del liquido se aumenta por la acción centrifuga. En su forma mas simple, la bomba centrifuga consiste en impulsar mediante un con$unto de paletas rotatorias encerradas en una carcasa. Estas bombas se utilizan muc&o en las industrias de proceso por la simplicidad de su dise4o, por su ba$o costo inicial, ba$o mantenimiento y flexibilidad de aplicación.

?/9 DE </ 9:/ CENTRA>?@/ Las bombas centrfugas, debido a sus caractersticas, son las bombas que m%s se aplican en la industria. Las razones de estas preferencias son las siguientes3 

*on aparatos giratorios.



)o tienen órganos articulados y los mecanismos de acoplamiento son muy sencillos.



La impulsión el+ctrica del motor que la mue!e es bastante sencilla. 3




"ara una operación definida, el gasto es constante y no se requiere dispositi!o regulador.



*e adaptan con facilidad a muc&as circunstancias

CR@ NET DE /?CCI9N P9/ITI* 'NP/,) La carga &idr%ulica desarrollada depende de la diferencia de presión que existe entre la carga y la succión y es independiente de la presión absoluta. "or consideraciones energ+ticas. Es indiferente que las presiones de succión y descarga est+n por deba$o o por encima de la atmosf+rica. *i la presión sobre el lquido alcanza su presión de !apor. "arte del mismo sufre una !aporización sbita, proceso que recibe el nombre de ca!itacion cuando tiene lugar la ca!itacion en la conducción no puede succionarse liquido con la bomba las burbu$as de !apor formados de mue!en &acia las zonas de alta presión y se desbaratan, o que pueden generara serios da4os mec%nicos en la bomba La ca!itacion no tendr% lugar, siempre y cuando que las sumas de las cargas de !elocidad y presión en la toma de succión sea sensiblemente mayor que la presión de !apor del lquido se debe tener un cuidado especial en el dise4o de la instalación de la bomba en el lado de succión. En la practica si el )"*H 'disponible(  )*"H 'requerido( entonces la bomba no ca!ita.

E>ECT9 DE < R?@9/IDD 0na tubera rugosa conduce a un factor de fricción mayor que una tubera lisa para un determinado numero de eynolds. *i se pule una tubera rugosa, se reduce el factor de fricción. #uando un mayor pulido no da lugar a una reducción adicional del factor de fricción para un aynolds dado, se dice que el tubo es &idrodin%micamente liso

>RICCI9N DEID9  *RICI9NE/ DE *E<9CIDD 9 DIRECCI9N *iempre que !ara la !elocidad de un fluido, tanto en dirección como en magnitud, se genera una fricción adicional ala fricción en la superficie, debido al flu$o y a tra!+s de la tubera recta. Esta fricción incluye la fricción de forma, que se produce como consecuencia de los !+rtices que se originan cuando se perturban las lneas de corriente normales y cuando tiene lugar la separación de la capa limite. En la mayor parte de los casos estos efectos no se pueden calcularon exactitud y es preciso recurrir a datos empricos.

E>ECT9 DE *<*?</  CCE/9RI9/ Las !%l!ulas y accesorios alteran las lneas normales de flu$o y dan lugar a fricción. En conductos de corta longitud con muc&os accesorios, las perdidas por fricción son causadas a los mismos llegan a ser mayores que las correspondientes a la longitud recta de la tubera. La perdida por fricción de flu$o '&f ( debido a los accesorios, se calcula a partir de la siguiente ecuación3 &f 8 9f :; ; 4


&f 3 perdidas por fricción 9f 3 factor de perdida parar accesorios o !%l!ulas, adimensional :3 !elocidad media en la tubera que conduce cada accesorio.

Descripción de #a +om+a emp#eada; :arca Tipo Nmero de a#a+es Potencia *e#ocidad >recuencia /ucción Descar6a

,idrosta# 32-1.25-B.5 0 B.5,p 345Brpm $B, 5Bmm 3mm

5


4. Cuadro de datos teóricos  e!perim"nta#es 4.1 Cuadro de datos e!perimenta#es emp#eados para #os c%#cu#os. #ompuesto /ensidad '@( "eso especfico '(

H;? >AAABgmC DD.A;DBgfmC

:EDID/ DE PRTE DE< (?IP9 F pulgada('m( /i%metro interno tubo de succión '; pulgada('m( Longitud del tubo de descarga 'm( Longitud del tubo de succión 'm(

A.AD>7 A.AGAD A.A5;5A C.D> >.

N de prue+a Presión de descar6a '#i+raspu#6adas2) Presión de succión 'pu#6adas de mercurio)

1

2

3

4

5

$

0



5

>A



>;

5

5

5

5

C.5

C.5

C.5

C.5

7

>A

>;

.5

5

5.G

5

G.G

5.;

G.C

5.G

5.>

;;5

;;5

;;5

;;5

;;5

;;5

;;5

;;5

GCA

C6A

G>A

CGA

GAA

C7A

CCA

CDA

;7

G>

G;

G

CC

G>

5A

C5

Intensidad') *o#ta&e'*) Potencia #e7da 'FG) Tiempo de descar6a 'se6undos)

#tura entre H%#Hu#as de succión  descar6a

'cm)

=2-=1

1.21 6


Codos8B radio medio 1codo '1.4)

H%#Hu#as B.4

2codos'1.1)

B.3

4.2 Cuadro de datos ca#cu#ados
N de prue+a 1

:olumen de referencia empleado del tanque 'mC( A.AD>7

Tiempo de descar6a 'se6undos) ;7

Cauda# '()'m3Js) C.CD6x>AC

2

A.AD>7

G> ;.;C65x>AC

3

A.AD>7

G; ;.>Cx>AC

4

A.AD>7

G >.D>Ax>AC

5

A.AD>7

CC ;.77x>AC

$

A.AD>7

G> ;.;C6x>AC

0

5B

A.AD>7

>.CGx>AC



35

A.AD>7

;.6;Ax>AC

4.2.1. Ca#cu#o de# cauda# 4.2.2. C%#cu#o de *e#ocidad promedio de succión
N de prue+a

Cauda# '()'m3Js)

1

/i%metro interno tubo de succión ';pulgada('m( A.A5;5A

*e#ocidad de succión 'mJs) >.56D

A.A5;5A

>.ACC;

A.A5;5A

>.AA5

A.A5;5A

A.;G

A.A5;5A

>.;CG

C.CD6x>AC

2 ;.;C65x>A

C

3 ;.>Cx>AC

4 >.D>Ax>A

C

5 ;.77x>AC 7


$ ;.;C6x>A

A.A5;5A

>.AC;D

A.A5;5A

B.402

A.A5;5A

1.21B3

/i%metro interno tubo de descarga '> F pulgada('m( A.AGAD

*e#ocidad de descar6a 'mJs) ;.56

A.AGAD

>.7AC

A.AGAD

A.DDGC

A.AGAD

>.G5G5

A.AGAD

;.>>56

A.AGAD

>.7A;

A.AGAD

>.CD66

A.AGAD

>.DD5;

C

0 >.CGx>AC

 ;.6;Ax>AC

4.2.3. C%#cu#o de *e#ocidad promedio de descar6a
N de prue+a

Cauda# '()'m3Js)

1 C.CD6x>AC

2 ;.;C65x>A

C

3 ;.>Cx>A

C

4 >.D>Ax>AC

5 ;.77x>A

C

$ ;.;C6x>AC

0 >.CGx>A

C

;.6;Ax>A

C



4.2.4. C%#cu#o de Presión a+so#uta de succión
N de prue+a

Presión de succión 'pu#6adas de mercurio)

Presión a+so#uta 'K6 Jm2)

1

C.5

D>;>.

2

C.5

D>;>.

3

C.5

D>;>.

4

C.5

D>;>.

5

7

7D>;.77

$

>A

676.A;

0

>;

6>6.>7



.5

7CDG.7D

8


4.2.5. C%#cu#o de Presión a+so#uta de descar6a A

N de prue+a

Presión de descar6a 'pu#6adas de mercurio)

Presión a+so#uta 'K6 Jm2)

1

C5>5.C5

>CG5.C5

2

7ACA.7

>7C6A.7

3

56;G.56

>5D5G.56

4

GC6.G

>766.G

5

C5>5.C5

>CG5.C5

$

C5>5.C5

>CG5.C5

0

C5>5.C5

>CG5.C5



C5>5.C5

>CG5.C5

4.2.$. Para e# c%#cu#o de Re  L usando #os Ha#ores de #a ta+#a N2 Con #as 6r%icas en e# ap"ndice

Ta+#a N11 N de prue+a 1

Re

. descar6a

Re

. succión

.;Cx>AG

A.A;;;

5.G;x>AG

A.A;C5

5.Cx>AG

A.A;C7

G.6x>AG

A.A;GA

6.7x>AG

A.A;;

5.G;x>AG

A.A;CG

G.Gx>AG

A.A;G;

6.C5x>AG

A.A;C;

A.A;GA 5

>.>;DD5x>A

2

A.A;G5 G

7.GG>;Dx>A

3

A.A;5A G.CGG6>x>AG

4

A.A;G G

6.C55G7x>A

5

A.A;GD; D.;GG>6x>AG

$

A.A;GD; 7.GGAGx>AG

0

A.A;5> 6.>A;Gx>AG



9

A.A;G> G

.7>Ax>A


4.2.0. C%#cu#o de  ;

N de prue+a 1

.<'m)

.m'm)

. 'm)

A.;;

A.5D6

A.7

2

A.CD;

A.;65

A.657

3

A.>6G

A.>>5

A.;7D

4

A.;DA

A.>D6

A.G6

5

A.6>C

A.G>G

>.A;7

$

A.CD

A.;6

A.666

0

A.;7A

A.>C

A.G5C



A.5CA

A.C5D

A.D

4.2.. Para c%#cu#o de , ' -) C

N de prue+a

-

1

7.ACC

2

>A.;AD5

3

.C;

4

>>.G;A

5

.C;>

$

.DG7

0

D.CDG



.65

10


4.2.8. Para c%#cu#o de NP/,

G

N de prue+a 1 2 3 4 5 $ 0 

Cauda# '()'m3Js) C.CD6x>AC ;.;C65x>AC ;.>Cx>AC >.D>Ax>AC ;.77x>AC ;.;C6x>AC >.CGx>AC ;.6;Ax>AC

NP/,R 5.; 5.>C 5.A 5.A> 5.> 5.>C 5.A; 5.>

4.2.1B. C%#cu#o de potencia

5

N de prue+a

Cauda# '()'m3Js)

1

Potencia 'FG) .A75

C.CD6x>AC

2

A.D ;.;C65x>A

C

3

>.A;5 ;.>Cx>AC

4

A.5 >.D>Ax>A

C

;.77x>A

C

5

>

$

A.D;5 ;.;C6x>AC

0

A.;5 >.CGx>A

C



A.D75 ;.6;Ax>AC 11


4.2.11. Ca#cu#o para eiciencia Ta+#a N1$ N de prue+a

Eiciencia 'nM)

1

;>.77

2

;G.6

3

>7.C

4

;5.>5

5

;;.65

$

;>.>D

0

;A.G6



;;.7

12


5. E&emp#o De C%#cu#os 5.1. Ca#cu#o de e# cauda#'() tomando #os datos de #a ta+#a N4 Ho#umen  tiempo I 8 !olumen  tiempo8 Jrea x Kltura t I 8A.AD>7mC ;7s8 C.CD6x>AC mC s

5.2. C%#cu#o de *e#ocidad promedio Para succión; *  (J%rea 4(JO 'di%metro interno de# tu+o de succión )2 Donde O 3.141$ : 8G x A.AD>7m C s C.>G>6 x 'A.A5;5(; :8 >.56Dms

5.3. C%#cu#o de Presión a+so#uta Patm  1atm 0$Bmm,6  1B33B K6 Jm2 Cam+io #as unidades a K6 Jm2 Psucción C,5pulHg x CG5,; Bg fm; 8 >;A,; Bg fm; >plugHg Pdescar6a 5lbpulg; x 7AC.A7Bg fm; 8 C5>5.C5 Bg fm; .lbpulg; 5.3.1. Presión a+so#uta para succión; Ps'a+s)  Patm  P s'man) "s'abs( 8 >ACCA Bg fm;  >;A,; Bg fm; "s'abs( 8 D>;>. Bg fm;

5.3.2. Presión a+so#uta para descar6a; 13


Pd'a+s)  Patm Q P d'man) "d'abs( 8 >ACCA Bg fm; M C5>5.C5Bg fm; "d'abs( 8 >CG5.C5 Bg fm;

5.4.

C%#cu#o para , ' -)

0sando las ecuaciones 2 ,  -   ' Pd Ps ) Q ' *d2  *s ) Q Q '=2  =1) N g 

. < Q m .<  A, >> la prueba )=>

.m  .m x '>.56Dms(; M A.A;GA x ;.5m x';.56ms(; A.A5;5m x ; x D.ms; A.AGADmx ;xD.ms; .&m8A.5D6m

.<  <*2 D 26 .<  s .m x '>.56Dms(; M A.A;GA x C.D>m x ';.56ms(; A.A5;5m x;x D.ms; A.AGADm x;x D.ms; .&L 8 A.;; .&f 8&L M &m .&f 8A.7

ora usando #a ecuación 2 ,  -   ' Pd Ps ) Q ' *d2  *s ) Q Q '=2  =1)

14


N g



; ; ; H 8  &O 8 ' >CG5.C5 D>;>. ( Bg fm; M ' ;.56;  >.56> (m s M A.7m M >.;>m ; DD.A;D BgfmC NN 'D. ms ( 

H 8  &O 8 G.7;D MA.;>6 MA.7 M>.;> H 8  &O 8 7.ACC

5.5.

C%#cu#o para NP/,R

/e emp#eo #a ta+#a de #a +om+a #a cua# esta en e# ap"ndiceL  se e!trapo#o #a recta en una o&a mi#imetrada

5.$.

C%#cu#o de potencia

?sando #os datos de #a potencia #e7da preHiamente corre6ida E# actor de corrección de# attimetro  4BB En #a primera muestra se #eo 43B'K) Potencia 43BJ4BB 1.B05K

5.0.

Ca#cu#o para eiciencia

Para #a muestra N 1 S  cauda# .densidad ,. - .6 6raHedad .U 

V..,.6 1BBB!potencia

.MU 

C.CD6 x >A C mC  sx >AAABg mCx7.ACCmxD.ms ; x >AA >AAAx >.A75BO

.PQ 8 ;>.77P

15


$. n%#isis  Discusión De Resu#tados ?btu!imos una ba$a eficiencia de la bomba que en promedio nos da un !alor de >.6 P ,esto nos indica un !alor muy ba$o para una bomba centrifuga las razones pueden ser por perdidas de energia o potencia en forma de calor . ?btu!imos una potencia de A.DG '9R(.

16


0. Conc#usiones  Recomendaciones La eficiencia de nuestra bomba es muy ba$a y en comparación con la grafica patrón no concuerda. La eficiencia podra !ariar si modificamos el sistema ya que una de las causas de ba$a eficiencia podra ser algn desni!el en cuanto a tuberas o distancias inapropiadas en el sistema. La lectura del !oltmetro se mantiene casi constante en todas las leidas. El promedio de las !elocidades de succion y descarga son casi iguales en todas las corridas.
17


. i+#io6ra7a Sc #be, R y *mit&,1?peraciones 2asicas en Tngenieria Iuimica1, Ed. e!erte *.K, 2arcelona,>D6 pag>;5>;D, ;>>;>D.

8. p"ndice 18

@R>IC/;


19


20


Q vs n

CA ;5 ;A >5 >A 5 A

*erie> *erie;

A

>

;

C

G

21


22


( Hs NP/, 5.;5 5.; 5.>5 5.> 5.A5 5 A

>

;

C

23

G


24


25

I:W@ENE/;


26

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